Водоросли. Общая характеристика. Особенности развития клетки и разнообразие талломов Размножение. Значение водорослей в биосфере и в жизни человека

Общая характеристика

Особенности строения тела. Водоросли — сборная группа низших, преимущественно водных, растений. Характерной особенностью всех водорослей является то, что их тело не расчленено на вегетативные органы (корень, стебель, лист), а представлено талломом, или слоевищем. По этой причине их называют талломными, или слоевищными, растениями. В отличие от высших растений у них обычно отсутствуют ткани, а органы полового и бесполого размножения, как правило, одноклеточные. Общей для водорослей является также способность к фототрофному способу питания. Вместе с тем у некоторых водорослей наряду с автотрофным существует гетеротрофный тип питания (например, у эвгленовых).

Известно более 40 тыс. видов водорослей, которые объединяются в два полцарства — Багрянки и Настоящие водоросли. Последние подразделяются на несколько обособленных отделов (Зеленые, Харовые, Диатомовые, Золотистые, Бурые и др.), которые отличаются друг от друга по ряду таких важнейших признаков, как структура таллома, набор фотосинтезирующих пигментов и запасных питательных веществ, особенности размножения и циклы развития, местообитание и т. п.

Водорослям присуще исключительное морфологическое разнообразие. Они бывают одноклеточные (хламидомонада, хлорелла), колониальные (вольвокс) и многоклеточные, среди которых встречаются нитчатые (спирогира, улотрикс) и пластинчатые (уль-ва, ламинария и др.). Каждая из этих форм имеет различные размеры — от I мкм до нескольких десятков метров (некоторые бурые и красные). Например, бурая водоросль макроцистис грушеносный вырастает за день на 45 см и достигает длины 160 м.

Строение клетки. Клетки большинства водорослей существенно не отличаются от типичных клеток высших растений, однако у них есть свои особенности.

Клетки водоросли имеют клеточную оболочку, состоящую из целлюлозы и пектиновых веществ. У многих из них в состав клеточной стенки входят добавочные компоненты: известь, железо, альгиновая кислота и др.

Цитоплазма у большинства водорослей расположена тонким слоем вдоль клеточной стенки и окружает большую центральную вакуоль. В цитоплазме хорошо различимы эндоплазмати-ческий ретикулум, митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы, одно или несколько ядер.

В клетках водорослей из органелл особенно заметны хромато-форы (хлоропласты), которые в отличие от хлоропластов высших растений более разнообразны по форме, размерам, числу, строению, местоположению и набору пигментов. Они могут быть чашевидными, лентовидными, пластинчатыми, звездчатыми, дис-ковидными и др.

В хроматофорах сосредоточены фотосинтезирующие пигменты: хлорофиллы а, b, с, d, каротиноиды (каротины и ксантофиллы), фикобилины (фикоцианин, фикоэритрин). Кроме того, в матриксе хроматофора находятся рибосомы, ДНК, липидные гранулы и особые включения — пиреноиды. Пиреноиды присущи почти всем водорослям и небольшой группе мхов. Они являются не только местом скопления запасных питательных веществ, но и зоной их синтеза.

Веществами запаса у водорослей служат крахмал, масло, гликоген, волютин, водорастворимый полисахарид ламинарии и др.

Размножение. Водоросли размножаются бесполым и половым путем. Бесполое размножение происходит фрагментами колонии или таллома, а также спорами.

У одних водорослей каждая особь способна формировать и споры, и гаметы в зависимости от времени года и условий среды, у других функции бесполого и полового размножения выполняют разные особи — спорофиты (образуют споры) и гаметофиты (формируют гаметы). У многих водорослей в цикле развития наблюдается строгое чередование поколений — спорофита и гаме-тофита (красные, бурые, Некоторые зеленые).

Экологические группировки водорослей. Большинство водорослей исторически приспособились к определенным комплексам экологических факторов и образовали своеобразные сообщества, или экологические группировки: планктонные, бентосные, наземные, почвенные и др.

Планктоном называют совокупность преимущественно микроскопических свободно плавающих в толще воды организмов.

Среди них могут быть зеленые, диатомовые, золотистые, эвглено-вые водоросли. Для облегчения переноса водой планктонные водоросли имеют различные приспособления, уменьшающие плотность организмов (газовые вакуоли, включения липидов, насыщенность водой и студенистость) и увеличивающие их удельную поверхность (разветвленные выросты, приплюснутая или вытянутая форма тела и др.).

Бентосом называют водные организмы, живущие на дне водоемов или обрастающие различные водные предметы. Фито-бентос морей и океанов состоит преимущественно из бурых и красных водорослей, а в пресных водоемах представлены практически все отделы, кроме Бурых.

Обширную экологическую группировку составляют наземные, или воздушные, водоросли. Они образуют различно окрашенные налеты и пленки на коре деревьев, влажных камнях, заборах, крышах домов и т. д. Большинство из них относятся к отделам Зеленые и Диатомовые водоросли.

Почвенные водоросли живут в толще почвенного слоя. Это в основном желтозеленые, диатомовые и эвгленовые.

Кроме того, водоросли развиваются в горячих источниках, на поверхности снега и льда и т. п.

52. ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ!

Жизненый цикл – последовательность стадий развития, через которые проходит представитель данного вида от зиготы одного поколения до зиготы следующего. Жизненный цикл организма - совокупность всех фаз развития организма. . Следует отличать жизненный цикл (характеристику вида) от онтогенеза (развития отдельной особи от момента ее появления до момента смерти или деления).

По характеру изменений плоидности выделяют следующие типы жизненных циклов:

• организм в течение всего цикла имеет одинарный набор хромосом (n, гаплоид); данные жизненные циклы характерны для многих бактерий и протистов, не имеющих полового процесса;
• после образования зиготы (2n) происходит мейоз, и остальные стадии жизненного цикла гаплоидны (характерен для многих зеленых и других водорослей, а также большинства других групп протистов и грибов);
• все стадии жизненного цикла диплоидны (2n), только гаметы гаплоидны (n) ( характерен для многоклеточных животных);
• и на диплоидных, и на гаплоидных стадиях происходят митотические деления, приводящие к размножению или росту, и в жизненном цикле присутствуют диплоидные и гаплоидные поколения (характерен для высших растений, а также для фораминифер и некоторых других протистов).

 

Жизненный цикл включает два и более поколений разных по морфологии и способу размножения. В жизненном цикле происходит чередование поколений.

У низших и высших растений чередуются поколения гаплобионтов( с греч.- организмы с одинарным гаплоидным(n)набором хромосом) и диплобионтов(организмов с двойным диплоидны ( 2n)).

Жизненные циклы паразитов бывают сложными и включают несколько попоколений. Каждое поколение приспособлено к существованию в организме хозяина, либо к переходу от одного хозяина к другому.

ПРИМЕРЫ ЧЕРЕДОВАНИЯ ПОКОЛЕНИЙ

1.Схема жизненного цикла хламидомонады (Chlamidomonas).

Взрослая особь гаплоидна. В жизненном цикле преобладает гаметофит (Г>С).

Бесполое размножение происходит в летнее время, а осенью половое.

2.Схема жизненного цикла листостебельного мха кукушкина льна.

Взрослая особь гаплоидна. В жизненном цикле преобладает гаметофит (Г>С).

Кукушкин лён мох высотой до 20 см обитающий в еловом лесу на болотах. В жизненном цикле преобладает гаметофит. Гаметофиты раздельнополы.

На верхушке растений гаметангии ( -антеридии, - архегонии).

После оплодотворения на женском растении образуется диплоидный спорофит – коробочка на ножке(спорангий). В коробочке происходит мейоз, и образуются гаплоидные споры(n) .Они прорастают в новые гаметофиты.

3.Схема жизненного цикла папоротника щитовника мужского.

Взрослая особь диплоидна. В жизненном цикле преобладает спорофит (С > Г).

На листьях папоротника образуются группы спорангиев (органы, где развиваются споры) – сорусы. Спороносные листья – спорофиллы. Внутри спорангия спорогенная ткань. Её клетки мейотически делятся с образованием спор. В благоприятных условиях спора митотические делится и образуется заросток (гаплобионт). На его нижней стороне гаметангии, в которых митотическим делением формируются гаметы. После оплодотворения зигота делится и возникает зародыш. Он питается за счёт заростка, а затем с помощью фотосинтеза.

Из-за морфологической разницы гаметофита и спорофита смену поколений называют гетероморфной.

4.Схема жизненного цикла голосеменных на примере сосны обыкновенной.

Взрослая особь диплоидна. В жизненном цикле преобладает спорофит (С > Г).

Дерево – спорофит.

Пыльцевое зерно – мужской гаметофит.

Содержимое зародышевого мешка – женский гаметофит

Микроспорангий – пыльцевой мешок.

Мегаспорангий - семязачаток

У основания новых побегов у сосны весной появляютсямужские эллипсовидные шишки (длина 0,5 см, зелёные, сидящие группами).

1.Ось.

2.Чешуйчатый лист.

3.Два пыльцевых мешка с пыльцевыми зёрнами

4.Воздушные мешки.

В пыльцевом зерне две клетки:

1.Первая при попадании пыльцы на семяпочку даёт начало пыльцевой трубке;

2.Вторая делится с образованием двух спермиев.