Особенности строения водорослей: основные процессы их жизнедеятельности и распространение в природе
Говоря об особенностях строения водорослей, упоминают вещества, так или иначе связанных со строением.
К примеру, клеточная оболочка водорослей состоит из целлюлозных и пектиновых веществ. Строение водоросли невозможно без таких важных компонентов как железо, углекислая известь, альгиновая кислота и др. Нередко клеточные оболочки покрываются слизью. Но не у всех водорослей есть обособленная клеточная оболочка. У отдельных примитивных водорослей, монадных клеток, гамет и зооспор ее нет.
Цитоплазма полностью заполняет клетку водоросли и располагается в ней послойно.
Что касается ядра, то оно может быть одно или вообще отсутствовать — это наблюдается у сине-зеленых водорослей, у которых вместо ядра нуклеотид. А бывает и так, что ядер несколько.
Пластиды водорослей — хроматофоры. Пластиды водорослей отличаются от высших растений по многим признакам: многообразию форм, количеству, пигментации, а иногда и по месторасположению. Хроматофоры — систематический признак рода или порядка водорослей. В матриксе хроматофора есть тилакоиды, которые отличаются способностью к фотосинтезу.
В пигментах содержится хлорофил a, b, c, d, e, каротин, фикоцианин, ксантофилл, фикоэритрин, фукоксантин. Разнообразные пигментные наборы дают возможность систематизировать водоросли по отделам.
Периноиды, содержащиеся в хроматофорах, представляют собой запас питательных веществ для водорослей. К таким питательным веществам относятся крахмал, гликоген, масла, валютин.
У монадных клеток есть стигма (красный глазок) и пульсирующие вакуоли.
После строения клетки водоросли поговорим о процессах, связанных с жизнедеятельностью водорослей.
Процессы жизнедеятельности водорослей
Особенности питания
Для большинства водорослей характерен автотрофный способ питания — за счет пигментов и осуществления фотосинтеза.
Однако некоторые водоросли отличаются гетеротрофным и смешанным (миксотрофно) способами питания.
Последний вариант питания характерен для сине-зеленых водорослей, а также хлорококковых, включенных в отдел зеленые водоросли.
Особенности размножения
У водорослей есть несколько вариантов размножения:
При этом вегетативный вариант может происходить по-разному:
- делением клеток;
- распадом нитей;
- распадом колоний;
- фрагментацией талломов.
В случае бесполого размножения, на первый план выходит зооспора. Она отбрасывает жгутик, затем надевает оболочку и развивается уже в новую особь.
При половом процессе гаплоидные гаметы водорослей сливаются и образуют диплоидную зиготу. Из этой зиготы через некоторое время вырастает новая особь.
Различают несколько форм полового процесса:
- изогамия. Когда сливаются две одинаковые по размерам и подвижные гаметы;
- оогамия. Когда сливаются женская большая и неподвижная гаметы с мужской маленькой и подвижной;
- гетерогамия. Когда сливаются две подвижные и разные по размерам гаметы;
- хологамия. Когда сливаются две взрослые особи;
- конъюгация. Когда сливаются протопласты вегетативных клеток;
- гетероталлизм. Когда сливаются гаметы разных особей;
- гомоталлизм. Когда сливаются гаметы с одного таллома.
Деление особей водорослей осуществляется на спорофитов и гаметофитов. Многие водоросли за свой жизненный цикл могут сменять поколения — спорофита и гаметофита. Так происходит у красных, бурых и отдельных зеленых водорослей.
Спорофит — бесполое поколение, которое отличается репродукционным делением с образованием спор в зооспорангиях.
Гаметофит — половое поколение, которое отличается образованием гамет и последующим развитием из них зиготы.
Гаплоидные зооспоры прорастают в гаметофит, который образует зиготу без редукционного деления и сам прорастает в спорофит.
При одинаковом спорофите и гаметофите говорят об изоморфной смене поколения. При разном спорофите речь идет о гетероморфной смене поколения.
Как водоросли распространяются в природе
Водоросли — древнейшие организмы нашей планеты, приспособившиеся к жизни в разнообразных условиях.
Водоросли можно найти в морях, соленых и пресных водоемах, снегах, лужах, льдах, на земле, в почве и даже воздухе (если в нем есть влага).
Некоторые водоросли могут сожительствовать с грибами (симбиоз). Они образуют лишайники, покрывающие камни, почву и различные строительные сооружения.
В зависимости от условий обитания, водоросли делятся на тех, что живут в воде, и на тех, что живут вне воды.
- планктон. Он находится во взвешенном состоянии;
- бентос. Его можно найти на дне водоемов;
- перифитон. Такие водоросли на предметах, находящихся под водой, а также скалах;
- нейстон. Водоросли, живущие на границе водной и воздушной сред.
Водоросли, живущие вне воды:
- аэрофиты. Их еще называют наземными обрастаниями;
- почвенные водоросли.
Это краткая информация о том, как устроены водоросли, как происходят процессы их жизнедеятельности и как водоросли распространяются на планете.
Источник
Строение водорослей
Водоросли относятся к низшим растениям, наиболее примитивным: у них отсутствует разделение организма на стебель, корень и листья. Спешу заметить, что термин «низшие растения» — отжившее понятие, использовавшееся в ботанике до второй половины XX века.
Современная биология не считает дифференциацию тканей определяющим различием, сейчас существенным считают фундаментальные различия в строение клеток, обмене веществ. Тем не менее, во многих устаревших пособиях этот термин используется, и я обязан предупредить вас о нем.
Наука о водорослях называется альгология (от лат. alga — морская трава, водоросль и греч. λόγος — учение).
Среди водорослей есть одноклеточные и многоклеточные, некоторые водоросли достигают в длину 100-200 метров. Способ питания водорослей автотрофный: они синтезируют органические вещества в процессе фотосинтеза. Солнечный свет, проходя через толщу воды, рассеивается, что делает фотосинтез с увеличением глубины все труднее и труднее. Поэтому кроме хлорофилла они часто имеют и другие пигменты.
Клетки водорослей характеризуются наличием клеточной стенки (из целлюлозы и гликопротеинов — от греч. glykys сладкий (углеводы) + греч. prōtos — первый, важнейший (белок)) Органоиды располагаются в цитоплазме (син. — внеядерной протоплазме), где также располагается(-ются) один или несколько хроматофоров. Размножение происходит бесполым, вегетативным или половым путем.
Тело водорослей представлено слоевищем (син. — талломом) — недифференцированным скоплением клеток. С помощью ризоидов (от др.-греч. ῥίζα — корень и εἶδος — вид) водоросли прикрепляются к субстрату (камням, коралловым полипам), функцию всасывания ризоиды не выполняют. У водорослей отсутствуют настоящие ткани, механических тканей нет, так как таллом водоросли поддерживается (парит) в толще воды. Нет проводящих тканей: каждая клетка имеет доступ к воде напрямую, так что в клетку из окружающей воды поступает кислород, а в воду удаляется углекислый газ.
Хроматофор (от греч. chroma — цвет и phoros — несущий) — органелла в клетке водоросли, аналогичная хлоропласту и осуществляющая фотосинтез. Отличается от хлоропласта упрощенным строением, меньшим размером и иным составом хлорофилла. Внешне отличаются между собой по форме, хроматофор может быть: чашевидный, спиралевидный, в виде незамкнутых колец, цилиндрические, лентовидные, дисковидные. В хроматофорах находятся пигменты, которые придают окраску растению.
Система вакуолей в клетках водорослей развита отлично, в подвижных клетках водорослей можно обнаружить пульсирующие (сократительные) вакуоли. Их основная функция — поддержание постоянного осмотического давления внутри клетки. Вообразите: в глубине пресного водоема (не моря — в море концентрация солей выше) находится клетка водоросли, в которую постоянно поступает много воды. Если бы не было таких сократительных вакуолей, то клетка просто лопнула бы, но их работа обеспечивает удаление избытка воды.
Также у многих подвижных водорослей в клетках присутствует светочувствительный глазок (стигма), что обуславливает их чувствительность к свету — фототаксис. Подвижные водоросли стремятся занять как можно более освещенное место, чтобы активно шел процесс фотосинтеза.
Жизненный цикл водорослей
Жизненные циклы водорослей разнообразны, обусловлены рядом экологических факторов. Мы разберем жизненный цикл на примере зеленой водоросли ульвы (морского салата).
Для начала отметим, что в целом жизненный цикл водорослей представляет собой чередование двух фаз: гаплоидной (гаметофита) и диплоидной (спорофита). Гаплоидной фазой называется фаза, при которой клеточные ядра содержат непарный (половинный) набор хромосом. К гаплоидной фазе всегда принадлежат гаметы: сперматозоиды, спермии (отличающиеся от сперматозоидов отсутствием жгутика), яйцеклетки.
При слиянии двух гамет: яйцеклетки (n) и спермия (n) образуется зигота (2n) из которой развивается спорофит (2n), таким образом, в спорофите восстанавливается диплоидный набор хромосом. В зооспорангии на спорофите в результате мейоза образуются зооспоры (n), которые делятся митозом, порастают и образуют мужские и женские гаметофиты (n). Клетки гаметофитов делятся митозом, образуются гаметы (n), которые сливаются в зиготу (2n), цикл замыкается.
Типы половых процессов
- Изогамия — копулирующие элементы (гаметы) не отличаются друг от друга, подвижны
- Анизогамия — от греч. anisos неравный и gamos брак (гетерогамия) — при таком типе копулирующие элементы различаются по размерам, форме, величине, поведению
- Оогамия — от др. греч. ᾠόν яйцо и γάμος брак — копулирующие элементы резко отличаются друг от друга: крупная женская гамета без жгутиков обычно с мужской мелкой подвижной гаметой. Допустимо считать оогамию в некотором смысле подтипом анизогамии.
Особо стоит выделить тип полового процесса — конъюгацию. Конъюгация отличается тем, что сливаются не гаметы, а обычные вегетативные клетки, лишенные жгутиков. Клетки соединяются друг с другом с помощью боковых выростов, формируется копуляционный (конъюгационный) канал, по которому содержимое из одной клетки перетекает в другую — образуется зигоспора. В дальнейшем из зигоспоры развивается новая водоросль.
Отметим, что зооспора представляет собой подвижную клетку, которая способна двигаться в воде с помощью жгутиков. Образуется она в зооспорангии. Зооспора участвует в бесполом размножении у многих водорослей и простейших грибов. У некоторых водорослей имеются апланоспоры (гр. aplanes неподвижный + spora семя) — неподвижные безжгутиковые споры. Зооспоры и апланоспоры выходят в окружающую среду, разрывая стенки спорангия, в котором они находятся.
Значение водорослей
В Мировом океане водоросли составляют основную часть биомассы. Именно они являются главными продуцентами (производителями) органического вещества, преобразуя в ходе фотосинтеза энергию солнечного света в энергию химических связей. Значение водорослей для человека трудно переоценить: содержащиеся в них вещества необходимы для нормального роста и развития животных и человека (к примеру, морская капуста (ламинария) отличается большим содержанием йода.)
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник