Общая характеристика. Водоросли представляют собой большую группу низших растений - от микроскопически малых, одноклеточных организмов до многоклеточных гигантов

Водоросли представляют собой большую группу низших растений - от микроскопически малых, одноклеточных организмов до многоклеточных гигантов. Термин "водоросли" не является систематической единицей. Под названием "водоросли" объединяется несколько систематических отделов низших растений, имеющих различное происхождение, но характеризующихся сходным образом жизни и автотрофным типом питания. Как показывает название, для водорослей обычно характерен водный образ жизни.

Тело водорослей, как и других низших растений, представляет собой слоевище - таллом, не расчлененное на корень, стебель и лист, и у большинства видов имеет простое анатомическое строение. Водоросли содержат в своих клетках хлорофилл, способны фотосинтезировать, чем резко отличаются от бактерий. Строение клетки, тела, способы размножения различны у отдельных представителей этой группы растительных отделов.

Клетки большинства водорослей имеют целлюлозную оболочку; встречаются клетки, содержимое которых окружено лишь тонкой пограничной мембраной. Клеточные оболочки водорослей разнообразны по строению и химическому составу. Основой оболочки является белково-углеводный комплекс. Оболочке свойственны неоднородность, слоистость. Слои отличаются один от другого по толщине, плотности и химическому составу. Нередко оболочки пропитываются органическими соединениями (лигнином и кутином). В оболочке имеются особые отверстия - поры. Помимо пор, оболочки клеток многих водорослей снабжены различного рода выростами - щетинками, шипиками и чешуйками.

В протопласте клетки различают ядро и цитоплазму. У большинства водорослей в клетке имеется только одно ядро, но иногда их бывает 2, 3 и больше. Клетки сине-зелёных водорослей лишены оформленного ядра. Форма, размеры и местоположение ядра в клетке у разных водорослей сильно варьируют. В ядре у водорослей имеются те же структуры, что и в ядрах других растений: оболочка, ядерный сок, ядрышко, включения хроматина.

Цитоплазма состоит из основного вещества (стромы) и погружённых в него телец (органелл). Отличительной особенностью клеток водорослей является слабое развитие эндоплазматической сети.

В специфических органеллах - хлоропластах (названных хроматофорами) находятся тельца, богатые белковыми веществами, которые называются пиреноидами. Пиреноид окружён обкладкой в виде кольца или отдельных пластинок обычно крахмальной природы. В хлоропластах содержится зелёный пигмент хлорофилл, существующий в нескольких формах (а, b, с, d, e).

Кроме хлорофилла, водоросли содержат и другие пигменты, которые часто своим присутствием маскируют зелёную окраску водорослей. Наиболее характерными и часто встречающимися пигментами водорослей, кроме хлорофилла (зелёный), каротина (жёлто-оранжевый) и ксантофилла (жёлтый), являются фикоциан, фикоэритрин и фукоксантин. Пигмент фикоциан, растворимый в воде, окрашивает водоросли в синий цвет (сине-зелёные водоросли); фикоэритрин, тоже растворимый в воде, придает красную окраску (красные водоросли); фукоксантин обусловливает бурую окраску (бурые водоросли).

Обладая пигментами, водоросли придают субстрату, на котором они поселяются, различную окраску. В Антарктиде, например, советскими учеными были открыты 3 озёра с различной окраской воды: синей, зелёной и красной. Цвет воды этих озёр был обусловлен наличием в них очень мелких водорослей соответствующей окраски. Ледяные берега Гренландии во многих местах с наступлением весеннего потепления окрашиваются в красный (кровяной) цвет, что объясняется массовым размножением водорослей с красной окраской.

Название Красного моря обязано произрастанию в большом количестве в этом море водорослей, имеющих красноватый оттенок.

Различная окраска водорослей имеет приспособительное значение. Дневной свет к водорослям, погружённым глубоко в воду, доходит всегда в изменённом составе. Вода сравнительно хорошо пропускает синие и зелёные и сильно поглощает красные и жёлтые лучи. На больших глубинах задержание зелёных лучей одним хлорофиллом происходит плохо, ему на помощь приходит красный пигмент, который легко поглощает зелёные лучи. Поэтому красные, или багряные, водоросли распространёны на большой глубине морей.

По форме и размерам водоросли очень разнообразны. Встречаются микроскопически малые и достигающие огромных размеров (до 50 м и более) одноклеточные и многоклеточные формы. Переходную ступень между ними занимают колониальные водоросли. Колонии состоят из нескольких неплотно соединенных однородных клеток. С увеличением размеров водорослей происходит и некоторая дифференциация их тела. Например, у бурых водорослей, достигающих крупных размеров, таллом сильно расчленён. Такие водоросли прикрепляются к субстрату тонкими бесцветными нитями, которые называются ризоидами.

Существуют одноклеточные водоросли, у которых тело достигает больших размеров 0,5 м и больше. Они имеют большое количество ядер и хроматофоров. Внешне тело такой водоросли имеет расчленение, но внутри перегородок нет, т. е. является одноклеточной. Примером такой гигантской одноклеточной водоросли может служить морская каулерпа.

Водоросли, как правило, относятся к группе автотрофных организмов, и только некоторые из них являются сапрофитами и паразитами Поглощение углекислого газа и минеральных солей из воды осуществляется всем слоевищем.

Размножение водорослей может быть вегетативное, бесполое и половое. Вегетативное размножение осуществляется частями тела водорослей. Бесполое размножение происходит за счёт образования зооспор, реже спор. Половой процесс у различных типов водорослей представлен: изогамией, гетерогамией, оогамией и автогамией.

У некоторых более высокоорганизованных водорослей (красных, бурых) наблюдается чередование полового и бесполого поколений. Водоросли характеризуются большим разнообразием. Общее количество их видов свыше 20 тыс. Классификация водорослей очень сложна, и в настоящее время она ещё не закончена. Виды объединяются в более крупные систематические единицы - роды, семейства, порядки, классы, отделы (типы).

Все разнообразие водорослей объединяют обычно в 6...10 крупных отделов (типов), представители которых отличаются по строению, способу размножения, происхождению, но чаще всего представители этих отделов различаются между собой по окраске.

В данном учебнике рассмотрено 6 отделов водорослей: сине-зелёные, разножгутиковые, диатомовые, зелёные, бурые и красные.

Водоросли имеют очень древнее происхождение, в котором много ещё неясного. Нет единой точки зрения на родственные отношения между отделами водорослей. Некоторые представители их произошли, по-видимому, от более простых организмов типа жгутиковых, а сами водоросли являются предками некоторых более развитых растений (грибы, мхи).

Представители современного разнообразного мира водорослей имеют различную древность по своему происхождению, они появились в разные геологические эры. Наиболее древними считаются сине-зелёные водоросли.

Эволюция водорослей шла от подвижных форм к неподвижным. Более примитивными и древними группами водорослей считаются те, которые проводят жизнь в подвижном состоянии; более организованным водорослям свойствен неподвижный образ жизни. Путь эволюции водорослей шёл от простейших - одноклеточных микроскопически малых форм к многоклеточным сложным формам. Как уже говорилось, в подавляющем большинстве водоросли живут в водной среде. Одни из них растут в солёной воде океанов и морей, другие - в реках, прудах и пресноводных озёрах. Большое влияние на распространение водорослей по глубинам водоёмов оказывает свет, поэтому в поверхностных слоях воды количество водорослей всегда больше. Морские водоросли красные и бурые часто образуют огромные подводные заросли, которые занимают десятки километров. В зависимости от местообитания водоросли делятся на 2 большие группы: бентосные и планктонные. Бентос - общее название совокупности всех растительных и животных мелких организмов, населяющих дно водоёмов. Планктоном называют совокупность мелких растений и животных, проводящих всю жизнь в воде во взвешенном состоянии. Бентосные, или донные, водоросли обитают, прикрепившись ко дну или подводным предметам, и образуют заросли главным образом в прибрежной полосе. Планктонные водоросли живут в воде во взвешенном состоянии, не прикрепляясь ко дну, они могут переноситься движением воды.

Водоросли живут не только в воде, они встречаются на поверхности почвы, в почве, на деревьях, на сваях, но всегда на увлажнённых местах. Часто, особенно ранней весной, почвы "зацветают", или "зелёнеют", что объясняется развитием колоссального количества микроскопически малых водорослей. "Зацветание" почвы от водорослей происходит в различных районах Советского Союза - в северных, степных и даже пустынных. Разрастаясь в большом количестве, они создают условия для развития бактерий и других микроорганизмов.

Водоросли имеют большое значение в природе и широко используются человеком. Как автотрофные растения они перерабатывают огромное количество минеральных веществ и углекислого газа в органическую массу. Водоросли создают огромные запасы пищи для животного мира морей, океана и пресноводных водоёмов. Так, 1 га зарослей водорослей может дать урожай, равный 100 т сырой или 10 т сухой массы. Водоросли вырабатывают колоссальное количество кислорода. Развитие рыбного хозяйства неразрывно связано с водорослями. Поглощая много углекислого газа и выделяя кислород, водоросли очищают водоёмы.

В приморских странах (Англия, Франция, Норвегия, Ирландия и др.), особенно в Японии, водоросли широко употребляются в пищу (морская капуста и др.) и на корм скоту (в сыром, сухом и силосованном виде). Некоторые водоросли используют для - удобрения полей.

Многие водоросли накапливают большое количество йода и брома. Йода содержится в золе водорослей около 0,2% от сухой массы. Часто водоросли являются основным источником йода. Вываривая красные и бурые водоросли, получают ценное вещество - агар-агар, который употребляется в микробиологии как питательная среда для выращивания микроорганизмов, а также в кондитерской промышленности при изготовлении мармелада и пр.

В древние геологические эпохи диатомовые водоросли вместе с кремнеземом образовали осадочную породу - трепел, который употребляется в производстве динамита, кирпича, для полировки предметов и др.

В пресных водоёмах водоросли участвуют в образовании сапропеля, или органического ила. Сапропель содержит большое количество органических веществ и часто используется для грязелечения. Сапропель, который содержит большое количество солей кальция, фосфора, железа, может быть использован на корм сельскохозяйственным животным.

Водоросли, особенно морские, могут принести и вред, когда в большом количестве покрывают подводные части корабля. При массовом отмирании водорослей происходит порча воды и, как следствие, гибель рыбы.