"Тема 3. Нижчі рослини – водорості. Загальна характеристика."
3.1. Різноманітність водоростей. Червоні водорості (Багрянки).
3.2. Поширення водоростей, значення їх в природі та житті людини.
Ключові слова: зелені водорості, хламідомонада, хлорела, стигма, піреноїд, пульсуюча вакуоля, джгутики, нитчасті водорості, улотрикс, спірогіра, колоніальні водорості, вольвокс, жабуриння, баговиння, пластинчасті водорості, діатомові водорості, панцир з кремнезему, діатоміт, бурі водорості, ламінарія, червоні водорості, агар
Головне в темі: Водорості — найпримітивніші серед рослин. Їхнє тіло (талом) може складатися з однієї або багатьох клітин. Одноклітинні водорості виконують ті самі функції, що й багатоклітинні. Усі клітини багатоклітинних водоростей виконують однакові функції. Таломи водоростей бувають кількох типів: одноклітинні, колоніальні, нитчасті й пластинчасті. Розмноження водоростей – вегетативне, нестатеве і статеве.
Література:
1. Рейвен П., Эрверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника: в 2-х тт. - М., Мир,1990.
2. Акимушкин И.И. Причуды природы. – М.: Мысль, 1981.
3. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. – М.: Мир, 1988.
4. Рохлов В., Теремов А., Петросова Р. Занимательная ботаника. - М.: Аст-пресс, 1998. - 352 с.: ил. - (Занимательные уроки).
5. Акимушкин И.И. Причуды природы. – М.: Мысль, 1981.
Водорості — це одноклітинні, колоніальні або багатоклітинні рослини, більшість яких живе у воді. Деякі водорості живуть на суходолі, але тільки за наявності вологи. Крім хлорофілу, що надає водоростям зеленого кольору, їхні клітини містять пігменти червоного, жовтого та бурого кольорів. Суміш різних пігментів може надавати цим рослинам різних відтінків. Закономірною є поступова зміна кольору водорості від зеленого до червоного в міру збільшення глибини, на якій вона живе.
Тіло багатоклітинних водоростей (талом) може мати складні зовнішню і внутрішню будови. Проте всі частини талому виконують однакові функції.
Розмножуються водорості трьома способами. Спосіб вегетативного розмноження залежить від складності будови рослинного організму. Якщо водорость одноклітинна, це відбувається поділом клітини, якщо багатоклітинна — розривом талому на окремі частки, кожна з яких дає початок новому організмові. Нестатевий спосіб розмноження передбачає утворення спор. В разі статевого розмноження новий організм виникає із зиготи, яка формується в результаті злиття статевих клітин. Особливе місце займає кон’югація, притаманна деяким одноклітинним і нитчастим водоростям. Під час цього процесу дві зовні схожі клітини, позбавлені джгутиків, обмінюються спадковою інформацією.
3.1. Різноманітність водоростей. Червоні водорості (Багрянки).
Загалом на Землі існує близько 40 000 видів водоростей, які об’єднуються в 12 відділів. Найбільше значення мають такі відділи: Зелені, Діатомові, Бурі та Червоні водорості.
Зелені водорості надзвичайно різноманітні. Серед них трапляються види усіх типів будови. Серед одноклітинних зелених водоростей найпоширенішими є хламідомонада і хлорела.
Клітини хламідомонади мають овальну форму. На передньому, вужчому кінці тіла (клітини) з невеликого горбка виходять два джгутики, за допомогою яких хламідомонада може рухатися. Приблизно 2/3 об’єму клітини займає хлоропласт, у якому міститься хлорофіл. Тому клітина має зелене забарвлення. Хлоропласт має форму чаші з товстими стінками. В його товщі міститься ще одна спеціальна органела — піреноїд. У ньому накопичуються поживні речовини, утворені в процесі фотосинтезу.
Мал. 2.3.3. Будова хламідомонади.
В цитоплазмі знаходяться ядро, маленькі пульсуючі вакуолі. Ядро містить спадкову інформацію. Пульсуючі вакуолі відповідають за збереження стабільності внутрішнього середовища. На хлоропласті є світлочутлива органела — стигма. Не виключено, що за допомогою стигми хламідомонада орієнтується відносно джерела світла. Якщо спостерігати за хламідомонадами у нерівномірно освітленій водоймі, то можна побачити, що досить швидко вони зберуться біля поверхні в тому місці, де світло найяскравіше. У темряві хламідомонада розмножується нестатевим шляхом: утворюючи спору, вона втрачає джгутики, а її вміст ділиться двічі. Таким чином, під спільною оболонкою утворюються чотири клітини, кожна з яких має по два джгутики. Після руйнування оболонки назовні виходять чотири нові водорості. Під час статевого розмноження всередині клітини утворюються гамети таким самим способом, що й при утворенні спор, але в більшій кількості (8—16). Після розриву оболонки гамети виходять у воду і зливаються попарно. (При цьому зливаються гамети різних особин.) На світлі хламідомонада розмножується простим поділом клітини.
Після злиття гамет утворюється зигота, вкрита багатошаровою оболонкою. Вона здатна витримувати різкі коливання температури й освітлення, пересихання водойми тощо.
За внутрішньою будовою на хламідомонаду схожа хлорела. Але вона не має джгутиків, стигми і пульсуючих вакуолей. Ця водорість надзвичайно швидко синтезує білок. Розмножується спорами.
У прісних водоймах іноді можна побачити невеликі зелені кульки діаметром до 3 мм. Це — колоніальна зелена водорість вольвокс. У мікроскопі добре видно, що така кулька (колонія) складається з багатьох неоднакових за розмірами, але однакових за будовою клітин. Вони з’єднані між собою містками з цитоплазми і мають такі самі джгутики, як хламідомонада. Порожнина колонії заповнена слизом, у якому можуть бути дочірні колонії.
Типовою нитчастою зеленою водоростю є улотрикс. Вона має вигляд простої нерозгалуженої нитки, котра прикріплюється до предметів (каміння, ґрунту, коренів дерев тощо) під водою. Усі її клітини однакової форми та розміру. Хлоропласт має вигляд пояска. Цитоплазма розміщена в центрі клітини. Нестатеве розмноження улотрикса відбувається шляхом утворення спор у будь-якій клітині, крім тієї, якою нитка прикріплена до основи. Статеве розмноження в улотрикса відбувається так само, як у хламідомонади.
Ще одна нитчаста зелена водорість — спірогіра. Вона подібна до улотрикса за місцезростанням і загальними ознаками, але на відміну від нього має спіралеподібний хлоропласт, видовжені клітини і плаває неприкріплено у товщі води.
У прісних водоймах зі стоячою водою зелені водорості різних видів часто розростаються досить рясно, особливо за сприятливої температури й освітлення (народна назва — жабуриння чи баговиння).
Мал. 2.3.4. Нитчасті зелені водорості
1 – улотрикс, 2 - спірогіра
Діатомові водорості являють собою одноклітинні або колоніальні організми буро-жовтого кольору. Характерна особливість цих водоростей — наявність у клітин панцира з кремнезему, який складається з двох половинок (стулок). Такий панцир надійно захищає цитоплазму від зовнішнього впливу. Розмножуються вони поділом клітин, а через кілька поколінь — статевим способом.
Мал. 2.3.5. Схема будови діатомової водорості
1 – кремнеземовий панцир, 2 - цитоплазма
У доісторичні часи (100—150 млн. років тому) величезна кількість мертвих діатомових водоростей осіла на дно морів. Тоді сформувалися поклади так званого діатоміту (трепелу), який використовується в будівельній, харчовій, нафтовій і хімічній промисловості та для шліфування металевих виробів.
Бурі водорості — багатоклітинні, майже всі морські, ведуть прикріплений спосіб життя, нерідко утворюють суцільні зарості під водою. За внутрішньою будовою вони пластинчасті. Розміри їх бувають від зовсім маленьких до величезних (60 м завдовжки).
Зовні бурі водорості можуть виглядати як кущики, гіллясті шнури. Клітинні оболонки в них зовні вкриті слизом, який запобігає пошкодженню їх хвилями. У Чорному морі біля берегів України трапляються такі бурі водорості, як диктіота, цистозира. Вони досягають довжини від 20 см до 1 м. Найвідомішими серед бурих водоростей є саргасуми. Ці багаторічні водорості живуть компактно в Атлантичному океані. Місце великих скупчень їх постійне. Ту частину Атлантичного океану, де вони плавають на його поверхні, називають Саргасовим морем. У заростях саргасума відкладає ікру вугор — риба, що живе у річках та озерах Європи. Широко відома бура водорість ламінарія.
Вона поширена в прибережній зоні переважно холодних морів, де часто утворює суцільні підводні зарості. Її використовують в їжу під назвою «морська капуста».
Червоні водорості (Багрянки) сучасна наука виділяє із загальної групи водоростей в окреме підцарство, зважаючи на те, що вони мають надто своєрідні форми спороношення і статевого розмноження. Їхні розміри рідко перевищують 2 м. Клітинні стінки в них бувають інкрустовані карбонатами кальцію і магнію. Вегетативне розмноження в них майже відсутнє. В їхньому життєвому циклі змінюються три покоління, а не два, як в інших рослин: 1) гаплоїдний гаметофіт, 2) диплоїдний карпоспорофіт, що живе і живиться за рахунок гаметофіта, 3) тетраспорофіт (нестатеве покоління, що виробляє гаплоїдні спори). З деяких червоних водоростей добувають агар (пектин, що міститься у слизовому шарі навколо клітинних стінок). Його використовують у кондитерській промисловості, парфюмерії. В Чорному морі зростають церамій червоний, який хвилі викидають на берег під час шторму, і філофора. Вона є сировиною для видобутку йоду.
Мал. 2.3.6. Різноманітність червоних водоростей
3.2. Поширення водоростей, значення їх в природі та житті людини.
Водорості поділяють на три групи за місцем зростання: прісноводні, солоноводні та наземні. Масово водорості поширені в прісній воді на глибині 1—2 м, а в особливо чистих річках та озерах — на глибині 5—6 м. Тільки в озері Байкал, де найпрозоріша у світі прісна вода, водорості трапляються на глибині 10—16 м, а діатомові — на глибині до 35 м. У морській воді, яка значно прозоріша, масове поширення водоростей сягає глибини 30 м. Окремі види бурих і червоних водоростей можуть існувати на глибині 200 м.
Водорості витримують досить значні зниження температур. Зокрема, в солоній воді вони можуть існувати за температури –3 °C. Деякі зелені водорості беруть участь у формуванні лишайників, вступаючи у взаємовигідне співжиття (симбіоз) із грибами. Водорості, що живуть у товщі води неприкріплено, є поживою для значної кількості морських тварин. Водорості, котрі живуть прикріплено до дна водойм, дають притулок основній масі водних тварин. Деякі види водоростей живуть у вологому грунті. Є й такі, що утворюють зелену плівку на поверхні вологого каміння, стін та парканів. Основні екологічні групи водоростей – це фітопланктон (водорості, що вільно плавають у товщі води не глибше 100 м), фітобентос (водорості, що ростуть на дні), наземні та грунтові.
У ході історичного розвитку (еволюції) рослинного світу на зміну нижчим рослинам прийшли вищі. Їм удалося першими «завоювати» суходіл.