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 1 60 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 появляются мужские 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.