Лекция "Водоросли"

Водоросли Водоросли являются наиболее древней группой растений. Они прошли  длительный эволюционный путь, приспосабливаясь к различным сменявшимся условиям на Земле. Водоросли относятся к низшим растениям, так как не имеют тканей и  органов. Тело водорослей называется талломом, или слоевищем. У  некоторых водорослей есть ризоиды — нитевидные выросты, в основном  предназначенные для прикрепления к субстрату. Могут выполнять функцию  всасывания воды и минеральных веществ. Обитая в водной среде, они поглощают питательные вещества всей  поверхностью. Вода поглощает и рассеивает свет, поэтому по мере  погружения освещенность падает. Волны красной части спектра практически  не проникают на глубину свыше 12 м. А именно в этой области спектра  "работает" хлорофилл. Поэтому для лучшего обеспечения фотосинтеза у  многих групп водорослей появились дополнительные пигменты, поглощающие свет в синей области спектра. Для каждого отдела водорослей характерен  свой набор пигментов, что отражается в их названиях Отдел  зеленые водоросли Зеленые водоросли самый обширный из всех отделов. Не имеют  дополнительных пигментов, поэтому их окраску определяет наличие  хлорофилла. Именно эта группа водорослей дала начало высшим растениям.  Они широко распространены в пресных и морских водах, встречаются также  на суше в увлажненных местах: в почве, на коре деревьев, на камнях. Размеры  их варьируют от нескольких микрометров до метров. В морфологическом  отношении отличаются большим разнообразием. Они представлены  различными жизненными формами: одноклеточными, колониальными,  нитчатыми и многоклеточными. Запасной полисахарид зеленых водорослей –  крахмал, откладывается внутри хроматофора. Размножаются половым,  бесполым и вегетативным способом. !!!!Задание – написать  значение зеленых водорослей!!!!! Представителями одноклеточных водорослей являются хламидомонада и  хлорелла. Строение хламидомонады  Хламидомонада представляет собой округлую клетку, вытянутую с переднего конца. На этом конце находится пара жгутиков, за счет которых она довольно  быстро передвигается. Снаружи клетка покрыта клеточной стенкой. В центре  клетки находится гаплоидное ядро (содержит одинарный набор хромосом — n). Единственная крупная пластида, называемая хроматофор, имеет  чашевидную форму и располагается по периферии клетки, делая всю ее  окрашенной. В клетке имеется обычный набор эукариотических органелл.  Кроме того, на переднем конце располагается пара сократительных вакуолей,  выводящих из клетки избыток воды. В условиях неравномерного освещения хламидомонада всегда плывет на свет. Это явление называется положительным фототаксисом. Для его  осуществления у хламидомонады есть специальный органоид, видимый как  маленькая красная точка в основании жгутиков. Он называется стигма, или  глазок. Размножение и жизненный цикл   Жизненный цикл хламидомонады идет с чередованием гаплоидной и  диплоидной форм (рис. 2). В благоприятных условиях хламидомонада быстро размножается бесполым путем. Достигнув определенных размеров, клетка  отбрасывает жгуты и округляется. Происходит, в зависимости от вида, 1, 2  или 3 митотических деления ядра. Под оболочкой материнской клетки  образуется 2, 4 или 8 мелких клеток, имеющих пару жгутиков. Оболочка  материнской клетки разрывается, и мелкие клетки,  называемыезооспорами, выходят в среду. Они растут и превращаются во  взрослых хламидомонад.  В неблагоприятных условиях у хламидомонады начинается половой  процесс. Внутри родительских клеток формируются подвижные гаметы,  которые выходят в воду. Гаметы, происходящие из разных родительских  клеток, соединяются попарно и образуют зиготу. Она покрывается плотной  оболочкой и превращается в зигоцисту, способную переживать  неблагоприятные условия. При наступлении благоприятных условий в  зигоцисте происходит мейоз, и из нее выходят 4 зооспоры, вырастающие во  взрослую хламидомонаду. Хлорелла В отличие от хламидомонады, хлорелла не имеет жгутиков и удерживается в  верхних слоях воды за счет низкой плотности. Выглядит она как зеленая муть  в воде — вода «цветет» (рис. 3). Рис. 3 Размножается она только бесполым путем (рис. 4), а неблагоприятные  условия переживает в форме цисты, в которые превращаются обычные  клетки. Для хлореллы характерна высокая скорость фотосинтеза, она богата  белками и липидами, благодаря чему ее выращивают на корм скоту и  применяют для регенерации кислорода в космических аппаратах. Представителями нитчатых зеленых водорослей являются улотрикс и  спирогира. Рис. 4 Улотрикс Улотрикс растет в прикрепленном состоянии (рис. 5). Нижняя клетка нити,  называемая прикрепительной (ризоидальной) клеткой, плотно врастает в  поверхность какого­либо подводного предмета, образует толстую клеточную  стенку, ее цитоплазма отмирает. Остальные клетки имеют одинаковое  строение и способны к делению и фотосинтезу. За счет их деления водоросль  растет в длину. Рис. 5 Улотрикс размножается половым и бесполым путем (рис. 6). Бесполое размножение улотрикса осуществляется с помощью подвижных 4­ жгутиковых зооспор. Они образуются путем митотического деления из клеток средней части нити. Прикрепившись к какой­нибудь поверхности, они  сбрасывают жгуты и делятся митозом в плоскости, параллельной  поверхности. Нижняя клетка превращается в прикрепительную, а верхняя  продолжает делиться, образуя нить. Нити улотрикса могут размножаться  фрагментацией. В неблагоприятных условиях улотрикс размножается половым путем. В  клетках нити формируются подвижные гаметы. Они, соединяясь попарно,  образуют зиготу, которая превращается с зигоцисту, переживающую  неблагоприятные условия. В благоприятных условиях в ней происходит  мейоз, и образовавшиеся гаплоидные клетки дают начало новым нитям  улотрикса. Рис. 6 Спирогира Спирогира представляет собой длинные плавающие в толще воды нити,  состоящие из крупных клеток (рис. 7). Центр клетки занимает крупная  центральная вакуоль, цитоплазма находится в пристенном слое и пронизывает вакуоль отдельными тяжами. Особенность спирогиры: один или несколько  лентовидных хроматофоров, закрученных в спираль, и гаплоидное ядро. Рис. 7 Нить растет за счет деления всех клеток. При фрагментации нити каждый ее кусочек может дать начало новой нити.  Так происходит вегетативное размножение спирогиры. Часто в водоемах  спирогира образует густые сплетения, похожие на зеленую вату.  Половой процесс — конъюгация — у спирогиры происходит между  обычными клетками двух разных нитей (рис. 8). Рис. 8 При сближении нитей между ними образуется конъюгационная трубка.  Содержимое одной клетки, принадлежащей к «+»­нити, перетекает в другую,  принадлежащую «–»­нити. Происходит слияние клеток, а затем и ядер. Формируется диплоидная зигота,  которая окружается плотной оболочкой — образуется зигоспора. Зигота  делится мейозом, образуя 4 гаплоидные клетки. В дальнейшем 3 из 4 клеток погибают. Оставшаяся прорастает в гаплоидную  нить спирогиры. Сифоновые водоросли Одной из самых древних групп зеленых водорослей являются сифоновые  водоросли. У них таллом образован, как правило, одной гигантской  клеткой. В цитоплазме кроме одного или нескольких ядер содержится также  один или несколько хлоропластов. Многочисленные хлоропласты обладают  дисковидной или веретеновидной формой; когда хлоропласт один, он имеет  сетчатое строение. Примерами таких водорослей являются каулерпа (рис. 9) и ацетабулярия (рис. 10). Рис. 9                                                                           Рис. 10         Ацетабулярия Нижняя часть одноклеточного слоевища (ризоид) находится в грунте. В  ризоиде расположено ядро. Вверх растет ножка, достигающая в длину  нескольких сантиметров. На ее конце формируется шляпка. Для размножения по периферии шляпки образуются споры, из которых вырастают новые  растения. Отдел Бурые водоросли С помощью дополнительных пигментов: оранжевые – каротины, желто­ коричневые – ксантофиллы и бурый – фукоксантин; они могут осуществлять  фотосинтез на глубине до 30 метров. Запасными веществами являются  полисахарид ламинарин, спирт маннит и липиды. Они встречаются только в  морях (особенно в холодных водах) и представляют собой крупные растения  (до 30 метров в длину), состоящие из диплоидных клеток. Таллом образует  ризоиды для прикрепления к субстрату (рис. 11). Ни одноклеточных, ни  колониальных форм не встречается. Многие из них растут в приливно­ отливной зоне (литорале) и во время отлива оказываются на суше. Для  защиты от высыхания бурые водоросли образуют много слизистых веществ.  Представителями бурых водорослей является Фукус (рис. 12)  и Ламинария или Сахарина(рис. 13). Слоевище фукуса кожистое, кустистое, высотой 25­50 см. Прикрепляется к камням конической подошвой.  Встречается на Дальнем Востоке. Таллом фукуса содержит многочисленные  пузырьки воздуха для увеличения плавучести. Ламинария имеет таллом  длиной до 10 м, представленный толстой блестящей пластиной через столбик  соединяющийся с разветвленными ризоидами. Обитает в Дальневосточном  регионе, особенно около  о­ва Сахалин, о­ва Хоккайдо и у Курильских о­ов. Рис. 11                                    Рис. 12                                                  Рис. 13 В жизненном цикле бурых водорослей наблюдается чередования гаплоидного  гаметофита и диплоидного спорофита с преобладанием спорофита. Размножаются бурые водоросли половым и бесполым путем. Диплоидные  растения посредством мейоза образуют гаплоидные клетки. У одних (род  фукус) они становятся гаметами, при слиянии которых образуется зигота,  дающая начало новому растению. У большинства же продуктами мейоза  являются споры, которые дают начало гаплоидной стадии (рис. 14). Рис. 14. Жизненный цикл ламинарии Гаплоидная стадия представляет собой мелкие нитевидные образования,  которые недолго живут на дне моря. Они раздельнополы. На них  формируются многоклеточные (!) половые органы, в которых образуются  гаметы: яйцеклетки и сперматозоиды. Они, сливаясь, образуют зиготу, из  которой вырастают крупные диплоидные растения. !!!!Задание – написать значение бурых водорослей!!!!! Отдел красные водоросли (багрянки) На глубинах более 30 метров света не хватает и для бурых водорослей. Там  обитают красные водоросли, пигменты которых способны использовать синий  свет. Основные пигменты: хлорофилл, каротиноиды (желто­оранжевые),  фикобилины (красно­синие). Встречаются они и на более мелких участках  дна, вплоть до границы воды и суши. В основном это морские растения  средних размеров (десятки сантиметров в длину), но среди них есть и  обитатели пресных вод, и одноклеточные представители. Представители:  порфира (рис. 15) и филлофора (рис. 16).            Рис. 15                                                    Рис. 16   В пресных водоемах (ручьях и болотах) распространен батрахоспермум  ( "жабья икра") в виде разветвленных сине­зеленых кустиков, окутанных  бесцветной студенистой слизью, придающей ему отдаленное сходство с икрой лягушек или жаб (рис. 17). Рис. 17.    У красных водорослей в жизненном цикле одинаково представлены  гаплоидная и диплоидная стадии, часто они образуют единый таллом.  Полностью отсутствуют жгутиковые стадии жизненного цикла. !!!!Задание – написать значение красных  водорослей!!!!!