Отдел диатомовые водоросли, или диатомеи – Diatomophycota

Диатомовые водоросли – группа одноклеточных микроскопических организмов, резко отличающаяся морфологически от остальных водорослей (рис. 7); известны еще с нижнего мела. Описано примерно 10 тыс. современных видов, широко распространенных в океанах, морях, пресноводных водоемах и даже в почве.

Общая характеристика. Диатомовые водоросли живут одиночно или объединены в колонии, различного типа цепочки, ленты, звездочки, нити, «кустики». Диатомовые водоросли являются наиболее важными продуцентами органического вещества, давая около четверти всей органики, создаваемой морскими организмами. Они обильны и в планктоне, и в бентосе. Почти все диатомы автотрофы, но в темноте могут питаться гетеротрофно, за счёт органических веществ окружающей среды. Главные запасные продукты – жирное масло, находящееся в цитоплазме в виде капель, а также полисахариды – хризоламинарин и полифосфатное соединение волютин.

Цитоплазма постенная, центральную часть клетки обычно занимает обширная вакуоль. Ядро крупное. Пластиды могут быть либо мелкие, в форме зерен, лишенные пиреноидов, либо крупные в форме пластинок, снабженных одним или несколькими пиреноидами.

Рис. 7. Диатомовая водоросль пинулярия: А –вид со стороны пояска; Б – вид со стороны шва; В – продольный разрез; Г – поперечный разрез; 1 – эпитека; 2 – гипотека; 3 –шов; 4 – узелок; 5 – хроматофор; 6 – пиреноиды; 7 – цитоплазма; 8 – ядро; 9 – вакуоль

Пигменты диатомей – хлорофиллы а и с, β-каротины, бурые ксантофиллы – фукоксантин, диатоксантин и др. Красно-оранжевые пигменты маскируют хлорофилл и в зависимости от преобладания одних над другими придают водорослям варьирующую от желтого до бурого цвета окраску. Ундулиподии отсутствуют.

Клетки диатомей снаружи окружены твердой кремнеземной оболочкой, называемой панцирем или фрустулой. Панцирь диатомей изнутри и снаружи покрыт тонким слоем, состоящим главным образом из пектиновых веществ, и состоит из двух разного размера створок. Большая по размерам половинка панциря – крышечка (эпитет) – «надета» на меньшую (гипотеку).

Размножение. Размножение вегетативное, за счет деления клеток по створкам надвое, и половое. При вегетативном размножении достраивающаяся после деления половина всегда меньшего размера и становится во всех случаях гипотекой. Половой процесс изогамный или реже оогамный. Все диатомей – диплоидные организмы, гаплоидны только гаметы.

Питательная ценность планктонных диатомей не уступает ценности пищевых растений, так как, отмирая, диатомей дают массу растворимых органических веществ, идущих на питание бактериям и простейшим.

2.2.4. ОТДЕЛ БУРЫЕ ВОДОРОСЛИ – FUCOPHYCOTA (PHAEOPHYTA)

Бурые водоросли (около 1500 видов) – многоклеточные организмы, обитающие во всех морях. Это самые крупные из известных водорослей. В хозяйственном отношении наиболее важен род ламинария (Laminaria). Ламинария сахарная – представитель Северных морей и Дальнего Востока. Особи достигают в длину от 10 до 60 м.

Общая характеристика. Все тело ламинарии разделено на части: листовая пластинка, стволик и ризоиды (рис. 8).

Рис. 8. Бурые водоросли: А – ламинария сахарная (Laminaria saccharina); Б –ламинария северная

Листовая пластинка каждый год обновляется, а стволик и ризоиды зимуют. Клетки содержат одно ядро, несколько вакуолей и имеют сильно ослизняющиеся стенки. Хроматофоры округлые, в виде зёрен, содержащие пигменты: хлорофилл, каротин, ксантофилл и фукоксантин. Избыток фукоксантина придает водоросли бурую окраску. Запасной полисахарид ламинарин откладывается вне хлоропласта – в цитоплазме.

Размножение. Вегетативное размножение осуществляется частями таллома; бесполое размножение – зооспорами.

Половое размножение – оогамия – происходит с чередованием диплоидной и гаплоидной ядерных фаз. Взрослое растение ламинарии является спорофитом (бесполая фаза). В зооспорангиях, находящихся на листовой пластине, в результате мейоза образуются подвижные зооспоры. Подвижность им придают два неравных боковых жгутика. Зооспоры попадают в почву и прорастают в заростки (гаметофиты) – микроскопические образования, формирующие гаметы. На одних гаплоидных заростках образуется оогоний с яйцеклеткой (женские половые органы), на других – антеридий со сперматозоидами (мужские половые органы). Вышедшая из оогония яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом с образованием диплоидной зиготы, которая сразу же, без периода покоя, прорастает во взрослую особь (рис. 9).

Рис. 9. Чередование поколений и смена ядерных фаз у бурой водоросли ламинарии

В Северных морях широко распространен род фукус (Fucus). Представители этого рода в основном обитают в береговой зоне и имеют дихотомически разветвленное слоевище темно-бурого цвета, достигающее 1 метра в длину. Бурые водоросли находят различное применение в хозяйственной деятельности человека. Так, из них получают агар, альгинаты – вещества, широко используемые при приготовлении консервов, красящих и клеющих веществ, а также кровезаменитель и манит. Бурые водоросли употребляют как добавку к кормам сельскохозяйственных животных; они служат также сырьем для получения йода и брома.