Отдел зелёные водоросли

Зелёные водоросли (Chlorophyta) являются одним из наиболее разнообразных отделов водорослей, он объединяет около 5000 видов. Для представителей этого отдела характерна зелёная окраска, которая обусловливается хлорофиллом и не маскируется какими-либо другими пигментами. Зелёные водоросли представлены одноклеточными, многоклеточными, колониальными формами. Зелёные водоросли имеют чаще всего нитчатое строение, нити состоят из одного ряда клеток. Клетка имеет целлюлозную оболочку, цитоплазму, ядро и хроматофоры. Размножение происходит бесполым, вегетативным и половым путем.

Большинство представителей зелёных водорослей обитает в воде, но некоторые из них живут и на суше, на деревьях, на камнях в сырых, затененных местах. В прудах и реках образуют тину.

Отдел зелёные водоросли делится на несколько классов, из которых рассмотрим равножгутиковые, или собственно зелёные, водоросли (Euchlorophyceae), сцеплянки, или конъюгаты (Conjugatophyceae), и харовые, или лучицы (Charophyceae).

Класс равножгутиковые (Euchlorophyceae). Среди зелёных водорослей этот класс наиболее обширный. Представители разнообразны по внешнему виду и внутреннему строению. Для них характерно наличие двух одинаковых жгутиков. Этот класс объединяет одноклеточные и колониальные, подвижные и неподвижные формы. Класс разделяют на 8 порядков. Рассмотрим представителей 4 порядков.

Порядок вольвоксовые (VоIvосaIes). Наиболее характерными представителями порядка вольвоксовые являются хламидомонада и вольвокс.

Хламидомонада (Chlamydomonae) - одноклеточная, подвижная водоросль (рис. 102). В большом количестве обитает в пресных мелководных водоёмах - лужах, прудах, канавах вдоль дорог. При обильном размножении окрашивает воду в зелёный цвет. Представляет собой микроскопически малую клетку овальной или округлой формы. На одном (переднем) конце клетка вытянута в виде носика, на этом же конце имеются 2 равных жгутика, которые способствуют передвижению водоросли. Вся полость клетки заполнена цитоплазмой, в которой находится ядро, ближе к носику клетки расположены 2 пульсирующие вакуоли, а за ними глазок - тельце красного цвета. Хроматофоры имеют обычно чашевидную форму и один пиреноид - тягучее жёлтое тельце, богатое белковыми веществами. Вокруг пиреноида располагаются мелкие крахмальные зерна. Хламидомонада способна не только фотосинтезировать, но и усваивать органические вещества, растворенные в воде; ей свойственно смешанное питание.

Пульсирующие вакуоли и глазок способствуют передвижению хламидомонады в сторону наиболее благоприятных условий, а поэтому хламидомонада обычно сосредоточена в верхних, лучше освещенных слоях водоёмов.

Размножается преимущественно бесполым и половым, реже вегетативным способом. Бесполое размножение осуществляется обычно ночью, хламидомонада теряет жгутики, ядро её кариокинетически делится, и затем образуется 2, 4 и 8 зооспор. У каждой зооспоры образуются по 2 жгутика и оболочка, после этого общая оболочка разрывается и клетки выплывают наружу. У различных видов хламидомонады половое размножение протекает по типу изогамии гетерогамии или оогамии.

Вольвокс, или волчок (Volvox), является характерным примером колониальных форм микроскопических водорослей. Колония этой водоросли заметна невооружённым глазом, она достигает величины булавочной головки и имеет форму шара (рис. 103). Такая шарообразная колония вольвокса состоит из огромного количества клеток (до 50 тыс.), расположенных в один слой по периферии шара. Каждая клетка несет по 2 жгутика. Все жгутики расположены по периферии и способствуют передвижению всей колонии. Движение жгутиков всех клеток всегда согласованно. Полость шара заполнена жидкой слизью. Размножается вольвокс вегетативным и половым путем. При вегетативном размножении внутри материнской колонии (шара) образуется 8...15 дочерних колоний (шаров). При созревании дочерних колоний стенки взрослого шара разрываются и молодые колонии выходят наружу, после чего материнская колония погибает.

Половое размножение - оогамия - происходит только в наиболее крупных клетках. При этом в клетках колонии вольвокса образуются голые двухжгутиковые гаметы, сливаются лишь гаметы из разных особей водоросли.

Существует много видов вольвоксов. Все они распространены главным образом в непроточных хорошо прогреваемых пресноводных водоёмах со стоячей водой - прудах, озёрах, реже в реках.

Порядок протококковые (Protococcus). K порядку протококковые относятся одноклеточные и колониальные формы водорослей, которые не имеют нитчатого строения и в вегетативном состоянии неподвижны. Простейшие протококковые по строению клетки весьма сходны с вольвоксовыми, они большей частью шаровидные.

Хлорелла (Chlorella) - микроскопическая одноклеточная водоросль шаровидной формы. Для хлореллы характерны быстрое размножение и очень активный процесс фотосинтеза. Благодаря наличию большого количества пластид хлорелла отличается эффективным использованием солнечной энергии, обычные культурные растения потребляют всего 0,1% солнечной энергии при биохимических превращениях, а хлорелла - 2,5%, т. е. в 25 раз больше. Другое положительное качество хлореллы - очень быстрое размножение.

Благодаря интенсивной фотосинтезирующей способности она может образовывать в сутки до 200 кг зелёной массы на 1 га, т. е. в 2 раза больше, чем кукуруза. Хлорелла содержит высокий процент белков (до 50), жиров (22), углеводов (10). По содержанию белка и жира она не уступает сое, семена которой считаются высокобелковыми. В её массе содержатся витамины А, В, С, причём витамина С в 2 раза больше, чем в соке лимона. Суточная потребность человека в витаминах может быть удовлетворена 100 г сухой хлореллы. Размножается хлорелла автоспорами, которых образуется в материнской клетке до 10. При созревании автоспоры выходят наружу через разрыв оболочки материнской клетки. Каждая клетка хлореллы способна в течение суток образовывать 4...10 дочерних клеток (рис. 104).

В настоящее время хлореллу искусственно размножают в специальных бассейнах и употребляют в пищу в качестве приправы к другим продуктам. Хлорелла заслуживает внимания как очиститель сточных вод. Она используется в длительных полетах космонавтов как источник пищи и кислорода.

Живёт хлорелла в морях, пресных водоёмах. Мелкие зелёные клетки её при быстром размножении образуют зелёные налёты на почве, коре деревьев, на подводных предметах.

Порядок улотриксовые (Ulothrichales). В вегетативном состоянии все водоросли этого порядка неподвижны. Из порядка улотриксовых рассмотрим нитчатые и ветвистые водоросли: улотрикс и кладофору.

Улотрикс (Ulothrix) - нитчатая неветвящаяся водоросль, состоящая из одного ряда клеток. Нижняя бесцветная клетка нити (ризоидальная клетка) имеет своеобразную удлинённую форму. Этой клеткой водоросль прикрепляется к подводным предметам.

Нить улотрикса удлиняется за счёт поперечного деления клеток и может неограниченно нарастать в длину. Клетки однородные, короткие, каждая из них содержит цитоплазму, ядро, хроматофоры с пиреноидами. Размножается улотрикс главным образом бесполым путем, образуя 4-жгутиковые зооспоры. Эти зооспоры некоторое время двигаются, а затем оседают на какой-либо подводный предмет и прорастают в новую нить (рис. 105). Половой процесс - изогамия. Причём мужские и женские гаметы внешне не различимы, но физиологически они разные и выходят из разных нитей, поэтому разные гаметы обозначаются знаком + и знаком -.

Улотрикс обитает в пресных водоёмах, где им обрастают подводные предметы (камни, сваи), которые приобретают ярко-зелёный цвет.

Кладофора (Cladophora) - нитчатая зелёная водоросль. Слоевище состоит из ветвящихся нитей, образованных одним рядом многоядерных клеток, отдельные растения имеют вид подводных кустиков (рис. 106). Клетки крупные, многоядерные, с толстой, слоистой оболочкой. Встречается в пресных и солёных водах. Молодой таллом кладофоры прикрепляется к какому-либо субстрату, а затем отрывается и, развиваясь, образует тину характерного грязно-зелёного цвета, жёсткую на ощупь. Размножается кладофора чаще бесполым путем - зооспорами, которые образуются в зооспорангиях. Половой процесс - изогамия.

Некоторые авторы выделяют эту водоросль в самостоятельный порядок.

У кладофоры наблюдается смена бесполого и полового поколений, причём гаметофит (половое поколение) внешне сходен со спорофитом (бесполое поколение), но они различны в цитологическом и физиологическом отношениях. Гаметы развиваются в гаметангиях гаметофита; в воде они копулируют, сбрасывают жгутики и образуют неподвижную зиготу, которая через некоторое время прорастает в диплоидную нить водоросли (спорофит). На спорофите в зооспорангиях образуются зооспоры, чему предшествует редукционное деление. Зооспоры некоторое время плавают в воде, затем теряют жгутики и прорастают в новую гаплоидную нить водоросли - гаметофит, или половое поколение.

Порядок сифоновые (SiрhоnaIes). Для представителей порядка сифоновые характерно отсутствие расчленения таллома на клетки. Слоевище каждой особи представляет собой одну гигантскую клетку с большим количеством ядер и мелких, хроматофоров. Чаще водоросли этого порядка имеют вид сифона (трубки), слоевище нередко сильно расчленено, но клеточных перегородок не имеет. Характерным представителем является каулерпа.

Каулерпа (Caulerpa) - одноклеточная многоядерная зелёная водоросль, некоторые её особи достигают 0,5 и даже 1 м длины. Растёт одним концом, снизу имеет разветвлённые ризоиды, которыми прикрепляется ко дну водоёма. Таллом внешне сильно расчленен. Дифференциация таллома у каулерпы выражена настолько сильно, что внешне отдельные части его напоминают органы высших растений. Имеет как бы "стебли", "листья", снизу ризоиды. Прочность водоросли обусловливается толстой оболочкой, а кроме того, для механической устойчивости у неё имеются особые перекладины - распорки в виде балок. Эти распорки расположены внутри клетки и тянутся от одной стенки таллома к другой. Однако внутренние балки не перегораживают водоросль на отдельные клетки и сами не имеют перегородок, получается одна многоядерная гигантская клетка. Размножается каулерпа половым (изогамия), реже бесполым (зооспорами) способом.

Имеется несколько видов каулерпы, почти все они обитают в тропических морях.

Класс харовые водоросли, или лучицы (Charophyceae). Представители класса - наиболее организованная группа зелёных водорослей. В отличие от других зелёных водорослей они имеют многоклеточные половые органы и сильно расчлененное тело, напоминающее высшее растение.

Характерным представителем класса является водоросль харa (Chara). Тело её в значительной степени расчленено на междоузлия и узлы, от которых отходят мутовки ответвлений, достигающие 0,5 м длины.

Расчленённые части тела напоминают внешне корни, стебли и листья высших растений, но по анатомическому строению и физиологическим особенностям не имеют ничего общего с ними. Молодые клетки одноядерные, взрослые - многоядерные, покрытые толстыми оболочками. Размножается хара вегетативно при помощи клубеньков, которые образуются на нижней части тела или на ризоидах. Половой процесс - оогамия. Распространёны харовые водоросли в пресных водах, в озёрах с прозрачной водой.

Класс сцеплянки, или конъюгаты (Conjugatophyceae). Этот класс объединяет одноклеточные и многоклеточные водоросли, для которых характерно наличие особого полового процесса – конъюгации - и отсутствие зооспор. Представителем класса является спирогира.

Спирогира (Spirogyra) - это зелёная нитчатая водоросль. Клетки её имеют цилиндрическую форму, хроматофор крупный, лентообразный, расположенный в виде спирали, в нём хорошо заметны в микроскоп пиреноиды и крахмальные зерна. Обычно в центре клетки расположено крупное ядро (рис. 107). Клеточная оболочка снаружи покрыта слизистой массой. Чаще всего спирогира размножается половым способом - конъюгацией. Клетки двух разных нитей водоросли, расположенные одна против другой, образуют выросты, которые постепенно увеличиваются и, наконец, соприкасаются, после чего оболочки выростов растворяются и содержимое одной клетки переливается в другую. Образовавшаяся зигота покрывается толстой оболочкой. В дальнейшем зигота даёт начало новой особи спирогиры.

Спирогира способна размножаться вегетативно, частями своих нитей. Существует свыше 100 видов. Она широко распространена в пресноводных водоёмах, где часто образует зелёную слизистую тину, которая лежит на дне водоёма и только в солнечный день поднимается на поверхность воды.