Водоросли и их значение. Значение водорослей в природе. Какое значение для природы имеют бурые, зеленые и красные водоросли. Экологические группы водорослей

Примерно до середины XX века все растения делили на низшие и высшие. К низшим растениям относили бактерии, грибы, слизевики, водоросли, лишай­ники . Представители этих групп чрезвычайно разнородны, однако им характерны некоторые общие признаки: отсутствие тканей и дифференциации тела на корень, сте­бель, лист (т.е. отсутствие органов).

В настоящее время бактерии и грибы выделе­ны в самостоятельные царства живых организмов, а слизевики и лишайники рас­сматриваются как отдельные группы (отделы) в царстве грибов .

Растениям характерны следующие признаки:

– аэробный фотосинтез;

– наличие в клетках хлоропластов;

– запасное вещество – крахмал;

– плотная целлюлозная клеточная оболочка;

– относительная неподвижность.

По одной из классификаций царство Растения делят на три подцарства: Багрянки (красные водоросли), Настоящие водоросли и Высшие растения.

Вегетативное тело багрянок и настоящих водорослей не расчленено на орга­ны и ткани. Их нередко, по-старому, называют низшими растениями. Однако сейчас багрянки и настоящие водоросли относят к царству Протисты .

Высшие растения , в отличие от низших, – сложные, дифференцированные на органы и тка­ни многоклеточные организмы, приспособленные к обитанию в наземной среде.

Водоросли – сборная группа преимущественно водных фотосинтезирующих протистов. Возникли в протерозое ~800–900 млн. лет назад.

Понятие «водоросли» в научном отношении страдает большой неопределенностью. Само слово «водоросли» означает лишь то, что это – простейшие организмы, живущие в воде. Однако в воде могут встречаться и семенные (кувшинка, ряска ), высшие споровые (мох фонтиналис , хвощ речной , полушник озерный, папоротник сальвиния ) вторичноводные растения. К тому же в водоемах обитают и фотосинтезирующие бактерии (цианобактерии ), которые не являются растениями или протистами, однако они способны к аэробному фотосинтезу (часто их называют сине-зелеными водорослями). С другой стороны, значительное количество микроскопических водорослей произрастает и на суше (в отличие от «водных» водорослей эти «сухопутные» водоросли легко переносят высыхание и очень быстро оживают при малейшем увлажнении).

Известно более 40 000 видов водорослей, которые ранее объединялись в 9 от­де­лов: красные, диатомовые, зеленые, бурые, пирофитовые, желтозеленые, золоти­стые, харовые, эвгленовые. В настоящее время вопрос о количестве и составе отделов водорослей, как представителей царства Протисты, окончательно не решен. Общим для водорослей является их спо­соб­ность к автотрофному способу питания благодаря наличию фотосин­тезиру­ющего аппарата (вместе с тем у некоторых водорослей наряду с автотрофным существует и гете­ротрофное питание). Разные группы водорослей различаются набором пигментов, строением хлоропластов, продуктами фотосинтеза, числом и строением жгутиков. Считается, что отделы водорослей произошли от разных групп одноклеточных организмов, т.е. непосредственно не родственны друг другу. От них, вероятно, происходят наземные хлорофиллоносные растения.

Наука, изучающая водоросли – альгология (от лат. algae – водоросли).

Строение клетки . Организация клетки большинства водорослей мало отличается от организации типичных клеток растений, однако имеет и свои особенности (рис. 4.7.).

Клетка большинства водорослей покрыта плотной оболочкой, состоящей в основном из целлюлозы и пектиновых веществ.

Оболочка водорослей слоистая (неоднородная, 2-х – 3-хслойная). Как правило, внутренние слои оказываются целлюлозными, а наружный – пектиновым, который защищает клетку от губительного действия кислот и других реагентов.

У многих водорослей в оболочке откладываются добавочные компоненты: карбонат кальция (харовые ), альгиновая кислота (бурые ), железо (красные, воль­воксовые ). У диатомовых вместо целлюлозы в клеточной оболочке со­дер­жится кремний (он укрепляет матрикс оболочки, создавая структуру, похожую на панцирь).

Лишь немногие водоросли являются «голы­ми» (т.е. без оболочки, окруженные лишь плазмолеммой), чаще они покрыты пелликулой – плотным эластичным белковым слоем (эвгленовые ) и спо­собны легко изменять форму своего тела.

С

Рис. 4.7. Строение клетки водорослей.

А – хламидомонада ; Б –спирогира (часть нити).

наружи от оболочки у некоторых водорослей имеетсякутикула (порфира, эндогониум, бурые водоросли), слизистая капсула (у многих одноклеточных зеленых водорослей) – продукт жизнедеятельности оболочки. Также оболочки многих водорослей снабжены различного рода выростами в виде щетинок, шипиков и чешуек (выполняют защитную функцию, способствуют парению организма в толще воды и др.).

Под оболочкой находится протопласт, включающий цитоплазму и ядро (яд­ра). У большинства водорослей цитоплазма расположена постенным тонким слоем, окружая большую центральную вакуоль с клеточным соком.

У большинства водорослей в клетке имеется всего 1 ядро, но, например, у кладофоры их несколько десятков, а у водяной сеточки (гидродиктион ) – несколько сотен. Клетки с большим количеством ядер называются ценоцитными .

В клетках водорослей присутствуют все органоиды типичные растительным клеткам: эндоплазматическая сеть, рибосомы, комплекс Гольджи, митохондрии, хлоропласты и другие.

Однако, хлоропласты водорослей (хроматофоры ) отличаются от хлоропластов растений огромным разнообразием форм, месторасположением в клетке, а также набором пигментов.

По форме они могут быть чашевидными (хламидомонада ), спиральными (спирогира ), пластинчатыми (мелозира ), цилиндрическими (улотрикс ), звезд­чатые (зигнема ) и др. (рис. 4.7., 4.8.).

Вхлоропластах имеются различные пигменты: хлорофиллы a, b, c, d; ка­ро­тиноиды (оранжевые), фукоксантин (бу­рый), фикоцианин (синий), фикоэри­трин (красный).

В

Рис. 4.8. Некоторые формы

хлоропластов водорослей.

1 – звездчатый у зигнемы ; 2 – цилиндрический уулотрикса ; 3 – пластинчатый умелозиры .

хлоропластах водорослей нахо­дят­ся особые образования – пиреноиды – зоны синтеза и накопления запасных ве­ществ (крахмала у зеленых и харовых, а у остальных – ламинарина (бурые) , парами­лона (эвгленовые) , ба­грянкового крахмала (красные) и т.д.). Чаще всего хлоропласт содержит только 1 пиреноид, но у неко­торых водорослей (спирогира, кладофора ) их число доходит до нескольких десятков.

У одноклеточных водорослей присут­ству­ет также светочувствительный крас­ный глазок – стигма (улавливает и пре­обра­зует свет, необходим для ориен­тации в пространстве), пульсирующие вакуоли (уда­­ляют из клетки излишки воды, выполняют экскреторную функцию) и жгутики (служат для передвижения). Почти все водоросли, за исключением красных , могут образовывать подвижные клетки.

Строение тела. Водоросли могут быть одноклеточ­ными (хламидомо­нада, хлорелла), ко­­ло­ни­альными (водяная сеточка, вольвокс, пандорина) и многоклеточными (нитчатые – спирогира, кладофора ; пластинчатые – фукус, ламинария ; харофитные – хара, нителла). Их размеры колеблются от микроскопических (1 мкм – хлорелла ) до гигантских (до 60 м в длину – макроцистис гигантский ).

Тело многоклеточных водорослей представлено талломом, или слоевищем, не имеет настоящих тканей и органов (листьев, стеблей и корней), хотя у некоторых и есть внешне похожие части (рис. 4.9.).

Слоевище водорослей отличается большим разнообразием морфологических структур, отражающие основные этапы их эволюции. Выделяют следующие ос­новные морфо­ло­ги­чес­кие структуры водорослей:

– амебоидная – это первичная и наиболее примитивная морфологическая структура свойственна одноклеточным организмам и характеризуется отсутстви­ем постоянной формы клет­ки, оболочки и жгутиков. Передвигаются эти водорос­ли, как и амебы, с помощью ложноножек (золотистые и желто-зеле­ные );

– монадная структура – свойственна одноклеточным организмам и характе­ризуется наличием у таких клеток одного, двух или нескольких жгутиков, благо­даря которым они пере­двигаются (пирофи­то­вые, зо­лотистые, эвгленовые ); у бо­лее высоко организованных монадное строение име­ют клетки, служащие для бес­полого и полового размножения;

– коккоидная – характеризуется неподвижными клетками с плотной клеточ­ной оболочкой, одиночными или соединенными в колонии (зеленые, золотистые, у диатомовых – это единственная структура);

– палъмеллоидная – представляет собой объединение множества коккоидных клеток, погруженных в общую слизь, но не имеющих плазматических связей (зе­леные );

– нитчатая – соединение при помощи цитоплазматических тяжей непод­вижных клеток в нити, которые могут быть простыми и ветвящимися, свободноживущими и при­крепленными, объединенными часто в слизистые колонии (зеленые, желто-зеленые и др.);

–разнонитчатая – это усложненная нитчатая структура, состоящая из нитей стелющихся по субстрату и отходящих от них вертикальных нитей (зеленые, зо­лотистые, красные, бурые );

– пластинчатая – характеризуется много­клеточными слое­вища­ми в форме пластинок, состоящих из одного, двух и более слоев клеток (зеленые, бурые, крас­­­­ные );

– сифональная – сло­евище характери­зу­ет­ся отсутствием кле­точ­­ных перего­родок и большим количеством ядер, это в основном мор­ские водоросли (зе­ле­ные, жёлто-зеле­ные )

– харофитная – круп­­ное мно­гоклеточ­ное слоевище линейно-членистого строения, где различают главный «побег», «листья» и ризоиды (харовые ).

Размножение . Водоросли размножаются бесполым и половым путем.

Бесполое размножение осуществляется вегетативно или спорами.

Вегетативное размножение у одноклеточных осуществляется делением клет­ки (митоз), у колониальных и нитчатых – частями слоевища, или же специальными органами (например, клубеньками у харовых водорослей).

У некоторых нитчатых водорослей (Spirogira ) нить (тело, таллом) расщепляется строго определенным образом вдоль, и при этом образуются две новые нити – фрагментация .

У ряда нитчатых водорослей (например, улотрикс ) отдельные клетки округляются, накапливают большое количество запасных питательных веществ и пигментов, их оболочки утолщаются. Такие клетки называются акинетами . Они способны переживать неблагоприятные условия, при которых обычные вегетативные клетки водорослей погибают и их нити разрушаются. При наступлении благоприятных условий акинеты прорастают в нити.

Споровое размножение осуществляется при помощи апланоспор (неподвижных спор) или зооспор (подвижных – у большинства водорослей)), образующихся путем деления протопласта обычных клеток или в специальных клетках – спорангиях.

Половое размножение осуществляется с помощью половых клеток – гамет (гаметогамия ), после их слияния образуется зигота, которая дает новую особь или зооспоры. Гаметы образуются в клетках, не отличающихся от вегетативных, или в особых клетках – гаметангиях (женский гаметангий – оогоний, мужской – антеридий). Лишь у харовых водорослей гаметангии многоклеточны. Основные типы полового размножения – изо-, гетеро- и оогамия. Также у водо­рослей встречаются конъюгация – слияние протопластов неспециализированных неподвижных клеток (спирогира ) и хологамия – слияние двух взрослых одноклеточных подвижных организмов (некоторые вольвоксовые ).

У примитивных водорослей (например, хламидомонада) каждая особь спо­собна формировать и споры, и гаметы в зависимости от времени года и внешних условий (например, температуры). У других функции бесполого и полового раз­множения выполняют разные особи – спорофиты (образуют споры) и гаметофиты (образуют гаметы). У целого ряда водорослей происходит строгое чередо­вание поколений – гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита.

Экологические группы. Большинство водорослей живет в пресноводных водоемах и морях. Однако существуют и наземные, почвенные и другие экологические группы водорослей.

Выделяют следующие экологические группы водорослей:

– водные : – фитопланктон – совокупность преимущественно мелких, пассивно плавающих в толще воды водорослей (вольвокс, пандорина, фрагилярия, эвглена, хламидомонада ); – фитобентос – совокупность водорослей, живущих на дне водоемов или обрастающие различные водные предметы, а также плавающие на поверхности воды зеленые ватообразные скопления, называемые тиной (хара, нителла, кладофора, улотрикс, спирогира, пиннулярия, новикула, ламинария, фукус );

– наземные (аэрофитные, несколько сотен видов) – водоросли, образующие различно-окрашенные налеты и пленки на деревьях (плеврококк, хлорококк, хлорелла, трентеполия ), скалах, сырой земле, крышах и стенах домов (космарий, пиннулярия), на заборах и т.д.;

– почвенные – водоросли, обитающие на поверхности почвы или в ее самых верхних горизонтах (в РБ ~200 видов: диатомовые, зеленые, желто-зеленые : хламидомонада, хлорелла, хлорококк, навикула, пиннулярия );

– криофитон – водоросли льда и снега (~350 различно-окрашенных видов; явление «красного снега» – скопление одноклеточной водоросли хламидо­монады снежной ; зеленая окраска снега – рафидонема снежная ; коричневая окраска снега и льда – анцилонема норденшельда ); и др.

Значение.

1. В водоемах являются основным источником органического вещества – продуценты.

По современным оценкам, на долю океана приходится по меньшей мере половина мировой первичной продукции, выражающейся в количестве фиксированного углерода.

Водоросли (в первую очередь фитопланктон) – очень важное звено в водных экосистемах, с них начинается большинство пищевых цепей.

2. Участвуют в биогеохимических циклах веществ.

Обогащают гидросферу и атмосферу кислородом, причем водорослями выделяется в ат­мосферу ~50% всего кислорода. Фиксируют углекислый газ. Участвуют в круговороте Ca и Si.

3. Участвуют в почвообразовании.

4. Вступают в симбиоз с другими организмами.

5. Участвуют в процессе естественного самоочищения сточных и загрязнен­ных вод, регенерации воздуха в замкнутых системах (при космических полетах, подводном плавании), могут быть использованы для очистки вод загрязненных радионуклидами (хлорелла способна накапливать радионуклиды).

6. Являются индикаторами загрязнения и засоления среды.

7. Применяются человеком в качестве пищевых продуктов (ламинария, алария, ульва, порфира ), удобрений и кормовых добавок для животных, источник витаминов (А, В 1 , В 2 , В 12 , С и D) и биостимуляторов.

Употреблять в пищу можно, по-видимому, почти все водоросли, так как ядовитых форм среди них нет. Например, на Сандвичевых островах из 115 имеющихся видов водорослей местное население употребляет в пищу около 60.

Особенно богата витаминами красная водоросль порфира . Наибольшей известностью как лечебное и профилактическое средство пользуется морская капуста (ламинария сахарная ), применяемая против некоторых желудочно-кишечных расстройств, склероза, зоба, рахита и др. заболеваний.

8. Являются сырьем для промышленности.

Агар-агар (из красных ), альгин (из бурых ) получаемые из водорослей применяются в пи­щевой (при производстве мармелада, пастилы, мороженого и т.д.; в качестве добавки к хлебу – не так быстро черствеет), бумажной (придает плотность и глянец), фарма­цев­ти­чес­кой промышленности (для изготовления кремов, мазей), в научных исследованиях (твердая среда для культивирования микроорганизмов).

Диатомин (скопления отмерших диатомовых водорослей) используется почти в 50 отраслях промышленности. Их ценное качество – высокая пористость и низкий удельный вес. Большое количество диатоминов идет на приготовление легких кирпичей; применяется в качестве добавки к цементу. Но наиболее широко применяется в качестве фильтрующего материала при производстве масел, жиров, в сахарной и химической промышленности.

Некоторые вещества используются в парфюмерии, для получения клея (альгиновые кислоты) и т.д. Используются для получения органических кислот, спиртов, лаков и др.

Из бурых водорослей получают йод, бром.

9. Вместе с бактериями вызывают «цветение» воды.

«Цветение» наблюдается при достаточно теплой погоде, когда в воде много питательных веществ (такая ситуация очень часто искусственно создается человеком, когда в воду сбрасывают промышленные стоки или же когда в реки и озера попадают удобрения с полей). В результате начинается взрывоподобное размножение первичных продуцентов, и они в нарушение всех законов природы начинают отмирать раньше, чем их успеют съесть. При последующем разложении остатков происходит столь же интенсивное размножение аэробных бактерий (редуцентов) и вода полностью лишается кислорода. Вследствие чего начинают гибнуть рыбы и другие животные и растения. Токсины, образующие при «цветении» воды, в особенности при размножении цианобактерий (сине-зеленых водорослей), усиливают гибель животных.

к 90-летию кафедры гидробиологии МГУ

Мир водорослей настолько разнообразен, что невозможно найти место на нашей планете, где бы ни встречались эти растения. Водоросли обитают везде: в океанах, морях, реках, озерах, на почве, скалах, деревьях. Даже в снегу и горячих источниках можно встретить эти удивительные растения.

Мы подготовили серию статей об экологических особенностях этих водорослей.

Роль водорослей в природе колоссальная. Они являются первопищей для многих организмов, в первую очередь ракообразных с фильтрационным типом питания. Рачков в свою очередь поедают рыбы. На долю водорослей приходится от 30 до 50% выделяемого растениями кислорода (по сведениям разных авторов). Водоросли, также как и наземные растения, помогают нам решать проблему избыточного количества углекислого газа в атмосфере. Порой они развиваются в таких больших количествах, что окрашивают воду в различные цвета.

В третьих – водоросли очень красивые существа. К примеру, диатомовые водоросли (на микрофотографии морские центрические диатомеи) являются обширной группой одноклеточных морских и пресноводных водорослей. Обратите внимание на радиальную симметрию, которая взята за основу в систематике этой группы водорослей. Они являются пищей для криля, которым в свою очередь питаются рыбы, киты, птицы и другие морские существа.

Способность водорослей адаптироваться к разнообразным условиям уникальна. Они живут в дождевой воде с минимальным количеством солей, в соленых и сверхсоленых водоемах, на высокогорных льдах и поверхности раскаленных скал. Водоросли обнаруживаются даже в верхних слоях почвы, куда едва проникает солнечный свет. Они первыми заселяют безжизненный субстрат скал и почв, создавая условия для дальнейшего развития плодородия почв.

Водоросли, как и все растения, на свету синтезируют органические вещества. И в то же время многие их них способны жить за счет гетеротрофного питания, т.е. потреблять уже готовые органические вещества.

Благодаря широкому распространению, водоросли играют важную роль в круговороте веществ в природе. Водоросли водоемов являются основной пищей планктонных, бентосных (донных) организмов, некоторых видов рыб.

Многие виды водорослей (особенно красные и бурые) с давних пор используются человеком в пищу. Из водорослей получают агар-агар, альгинат натрия, некоторые кислоты, используемые во многих отраслях промышленности. Выброшенные на берег водоросли с давних пор используются в виде кормовых добавок в пищу сельскохозяйственным животным и птице, а после перегнивания – в качестве удобрения для растений.

Развитие промышленности требует новых источников органических и неорганических веществ. Возрастающие потребности способствуют интенсивному культивированию в морях многих видов водорослей. Человеком получены различные штаммы микроскопических водорослей, богатых белками, жирами, углеводами. Некоторые виды водорослей используются в качестве пищевых добавок для человека, в качестве корма животным и птицам. Водоросли используются для получения из них метана.

Водоросли, как и указывает название, – это растения, обитающие в воде. В ботанике термин «водоросли» применяют в более узком смысле, применительно к низшим, лишенным расчленения на стебель и листья, фотосинтезирующим растениям. Это связано с тем, что в воде обитают и высшие водные растения.

Однако значительная часть водорослей встречается и на суше: на поверхности и приповерхностном слое почвы, на скалах, стволах деревьев, постройках и даже … в волосах белых медведей, живущих в зоопарках или волосах ленивцев, обитающих во влажных лесах Южной Америки. Однако жизнь этих растений как бы то ни было связана с водой.

Эти водоросли легко переносят высыхание, промерзание и очень быстро оживают при малейшем увлажнении. Стоит появиться достаточному количеству влаги, как поверхность предметов покрывается зеленым или красным (в зависимости от видового состава) налетом.

Некоторые водоросли обитают в качестве симбионтов внутри организма некоторых животных (простейших, кораллов, червей, моллюсков и др.). Есть виды водорослей встречающихся во льдах (на нижней или верхней поверхности) и горячих источниках. Так что термин «водоросли» представляет собой скорее экологическое понятие, означая жизненную форму растительных организмов, объединенных в одну группу образом жизни.

Цветов и семян у водорослей нет. Тело водорослей – слоевище или таллом (от греч. «таллос » – молодая ветка, побег) – по своему строению значительно проще, чем у мхов, папоротников и других наземных растений, часто отсутствует дифференциация клеток на ткани. Споры – органы размножения водорослей, как правило, лишены твердой оболочки. Клеточная стенка водорослей состоит из целлюлозы, пектиновых веществ, кремнийорганических соединений (у диатомовых водорослей), альгина и фуцина (бурые водоросли). В качестве запасных веществ представлены крахмал, гликоген, полисахариды, липиды.

На основании различий в строении клетки (ядерного аппарата, набора пигментов, клеточной оболочки, запасных веществ и др.) различают прокариотические и эукариотические водоросли. У прокариотов (от лат. «про » – перед, раньше, вместо и греч. «карион » – ядро) клетки не имеют ограниченного мембраной ядра. К ним относятся все бактерии и синезеленые водоросли (или же Cyanobacteria – цианобактерии). У эукариотов (от греч. «эу » – хорошо, полностью и «карион » – ядро) клетки содержат оформленное ядро. К эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие.

Водоросли объединены в отделы, названия которых в основном совпадают с характером их окраски, а у некоторых – и с особенностями строения.

Прокариотические водоросли (Pro c aryota):

1. Сине-зеленые водоросли (Cyanophyta);

2. Прокариотические (первичные) зеленые водоросли (Prochlorophyta).

Эукариотические водоросли (Eukaryota):

1. Эвгленовые водоросли (Euglenophyta);

2. Динофитовые водоросли (Dinophyta);

3. Криптофитовые водоросли (Cryptophyta);

4. Рафидофитовые водоросли (Raphidophyta);

5. Золотистые водоросли (Chrysophyta);

6. Диатомовые водоросли (Bacillariophyta);

7. Желтозеленые водоросли (Xanthophyta);

8. Красные водоросли (Rhodophyta);

9. Бурые водоросли (Phaeophyta);

10. Зеленые водоросли (Chlorophyta);

11. Харовые водоросли (Charophyta).

Необходимо отметить, что систематика водорослей полностью не устоялась, поэтому некоторые исследователи используют иную систематику, немного отличающуюся от приведенной выше.

Несмотря на то, что история изучения водорослей насчитывает несколько столетий, среди специалистов все еще нет единого мнения относительно положения их в общей классификации. Это в первую очередь относится к сине-зеленым, а также ко всем тем водорослям, которые снабжены органами движения, – жгутиками (почти все Euglenophyta, большая часть Dinophyta, отдельные классы Xanthophyta, Chlorophyta).

Синезеленые и прокариотические зеленые водоросли относят к прокариотам (т.е. к неядерным организмам), так как их клетки лишены оформленного ядра.

Отдел прокариотические (первичные) зеленые водоросли выделен в отдельную группу совсем недавно (1976 г.) после описания одного рода Prochloron и одного входящего в него вида Р. didemni (Lewin.). Эта группа водорослей занимает промежуточное положение между прокариотами – бактериями и cине-зелеными водорослями, с одной стороны, и эукариотами (ядерными организмами) – зелеными водорослями. С бактериями их роднит отсутствие оформленного ядра, с сине-зелеными – отсутствие ядра и способность к фотосинтезу, с зелеными – наличие хлорофилла «b». Разными исследователями вопрос о систематической определенности этой малочисленной группы водорослей решается по-разному, в зависимости от взятого за основу критерия.

В последнее время сине-зеленые водоросли Cyanophyta стали относить к бактериальным, а не к растительным организмам по ряду признаков (в ботанической литературе чаще всего используется термин «сине-зеленые водоросли», а в микробиологической – «цианобактерии»). У Cyanophyta, в отличие от эукариот, нет оформленного ядра, что сближает их с другими прокариотами, основу клеточных стенок составляет гликопептид муреин, половой процесс или отсутствует, или протекает по типу коньюгации, т.е. слияния протопластов двух вегетативных клеток.

Жгутиковые формы имеют признаки, как растений, так и животных, что послужило поводом для объединения их всех в общую систематическую группу «жгутиковых организмов» и включения их в систему животного мира. В отличие от животных-жгутиконосцев, водоросли имеют хлорофилл и хроматофоры (от греч. «хрома » – цвет, «форео » – несу). Однако в темноте они могут утрачивать пигменты, становятся бесцветными и существуют за счет поглощения растворенных в воде органических веществ. Некоторые виды одноклеточных водорослей (из Dinophyta) способны, подобно простейшим, захватывать органические частицы.

Наука, изучающая водоросли, – альгология (от лат. «альга » – водоросли, «логос » – наука) – рассматривает вопросы систематики, морфологии, физиологии, экологии водорослей и их практическое значение. Альгология является одним из разделов ботаники, тесно связана с микробиологией и гидробиологией.

При реализации проекта использованы средства государственной поддержки, выделенные в качестве гранта в соответствии c распоряжением Президента Российской Федерации от 29.03.2013 № 115-рп») и на основании конкурса, проведенного Обществом «Знание» России.

А.П.Садчиков,
профессор МГУ имени М.В.Ломоносова,
вице-президент Московского общества
испытателей природы
(http://www.moip.msu.ru)

.
.
.

ВАМ ПОНРАВИЛСЯ МАТЕРИАЛ? ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШУ EMAIL-РАССЫЛКУ:

Каждый понедельник, среду и пятницу мы будем присылать вам на email дайджест самых интересных материалов нашего сайта.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное образовательное

учреждение среднего профессионального образования

«Армавирский медицинский колледж»

Министерства здравоохранения Краснодарского края

На тему: «Значение водорослей в жизни человека»

Выполнила студентка группы 2ФА

Специальности 33 02 01 Фармация

Бурда Евгения

Армавир, 2014 г

Применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства

Переоценить значение водорослей в природе и жизни человека невозможно. Благодаря процессам фотосинтеза они являются основными продуцентами огромнейшего количества органических веществ в пресных и соленых водоемах. Отдельного внимания заслуживает тот факт, что водоросли интенсивно вырабатывают в воде кислород, так необходимый речным и морским обитателям. Человек уже давно оценил по достоинству эти растения и нашел им применение во многих отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.

Значение водорослей в природе и жизни человека

Пожалуй, самой важной функцией, которую выполняют абсолютно все виды водорослей, является поглощение из воды углекислого газа. В обмен они выделяют кислород, без которого невозможно представить жизнь современных растений и животных. Не менее важно участие водорослей в круговороте веществ на планете. Его циклический характер позволяет существовать всем видам живых существ на земле вот уже не одну тысячу лет. Кроме этого, водоросли - основной источник в водоемах органических веществ, которые являются отличной кормовой базой. Огромное количество животных зависят от нее. Не менее важно и эволюционное значение водорослей. Они значительно повлияли не только на состав атмосферы Земли, но и на формирование ее рельефа. К тому же эти растительные организмы (как одноклеточные, так и многоклеточные) играют не последнюю роль в самоочищении рек, озер и прудов, а также сточных вод. Водоросли, особенно их одноклеточные представители, являются превосходным индикатором засоления и загрязнения водоема. Но они обитают не только в воде, но и в почве. Участвуя в круговороте кремния и кальция, они активно обогащают землю этими компонентами.

Значение водорослей в сельском хозяйстве

Огромное значение водорослей в природе и жизни человека объясняется их способностью продуцировать органическое вещество. Поэтому они нашли широкое применение в парфюмерной, пищевой, фармацевтической промышленности. Но еще большее их количество используется в сельском хозяйстве. В развитых странах на основе водорослей изготавливают удобрения. Если опрыскать ими саженцы помидоров, перцев, баклажан и бахчевых культур, то те не только быстрее растут, но и дают большой урожай. Помимо овощеводства, водоросли проникли и в животноводство. Коровы, гуси, куры, утки становятся более продуктивными при особо сбалансированном питании. В пищу сельскохозяйственным животным вводят органические компоненты водорослей.

Значение водорослей в пищевой промышленности

Ежегодно на всех континентах планеты люди употребляют в пищу несколько миллиардов тонн переработанных водорослей. В первую очередь речь идет о морской капусте. Она относится к бурым водорослям. В ней содержится огромное количество питательных и, что немаловажно, полезных веществ. Это и соединения йода, и кальций, который необходим для нормального обмена веществ. Значение водорослей в природе и жизни человека просто огромно. Выращивание морских и пресноводных культур дает весьма обнадеживающие результаты. Они все чаще применяются в пищевой промышленности. Например, японская кухня использует муку из водорослей при выпекании хлеба. А это основной продукт на столе в каждой семье. Водоросли добавляют в пудинги, пирожные и даже мороженое. В последнее время не менее актуально их применение при консервации. Во многих странах с каждым годом открывается все больше кафе, где можно заказать различные блюда исключительно из водорослей.

Одноклеточные водоросли и их значение в космонавтике

Как ни странно, но именно простой одноклеточной водоросли хлорелле отводится огромная роль в современной космонавтике. Она способна выработать большое количество кислорода. В этом ей уступают практически все виды растений. Немаловажен тот факт, что она имеет микроскопические размеры, а значит, не займет много места. У нее короткий процесс вегетации и очень большая скорость размножения. Вся полученная биомасса хлореллы может быть использована на орбитальных станциях не только для продукции кислорода, но и в качестве пищи. Ее питательные качества действительно впечатляющие. Содержание белка в хлорелле составляет не менее 50 процентов от сухой массы. К тому же в этой водоросли содержится необходимые для жизнедеятельности человека аминокислоты и витамины. Все это делает использование хлореллы в космических полетах весьма перспективным.

Применение водорослей в микробиологии

Велико многообразие и значение водорослей. Они нашли свое применение даже в микробиологии. Из бурых и красных водорослей производят вещество агар-агар. Оно способно застывать при комнатной температуре и превращаться в студень. Именно это его свойство и стало определяющим в выборе между желатином и агаром при производстве питательных сред для культивирования микроорганизмов. Это вещество обладает хорошими питательными свойствами и не тает в условиях термостата. Поэтому в настоящее время все искусственные питательные среды готовят на основе агара. водоросль природный одноклеточный

Использование водорослей для очистки сточных вод

В последнее время возросло значение водорослей в жизни человека в коммунально-бытовой сфере. Их культивируют в промышленных сточных водах для того, чтобы активизировать процессы самоочищения. В дальнейшем излишняя органическая масса будет использоваться для получения метана, который планируется применять в сельскохозяйственном и промышленном производстве. Лучше всего с загрязнением может справиться хламидомонада. Она способна выбирать из воды органические вещества, очищая ее.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Разделение водорослей на систематические группы высшего ранга, его совпадение с характером окраски и чертами строения. Клеточные оболочки водорослей. Бесполое и половое размножение водорослей. Черты сходства и различия желто-зеленых и зеленых водорослей.

реферат , добавлен 09.06.2011


Трофическая цепь экосистемы водоема. Классификация водорослей, их распределение в зависимости от глубины, распространение и роль в биогеоценозах. Использование водорослей человеком. Вегетативное, бесполое, половое размножение. Группы почвенных водорослей.

презентация , добавлен 19.02.2013


Строение и основные компоненты клеточной оболочки водорослей. Случаи беспорядочного расположения фибрилл среди зеленых водорослей, организация цитоплазмы у различных у различных представителей вида, назначение жгутиков, митохондрий и хлоропластов.

курсовая работа , добавлен 29.07.2009


Использование водорослей в космосе. Отрицательные стороны. Наука, которая занимается проблемами биологии в космосе - называется - космическая биология. Одна из проблем, которых применение водорослей на блага человечества в покорении космоса.

реферат , добавлен 18.01.2004


Причины и последствия массового развития сине-зеленых водорослей. Действие токсинов на рыб, гидробионтов, животных и человека. Развитие синезеленых водорослей в Куршском заливе. Гаффская болезнь (алиментарно-токсическая пароксизмальная миоглобинурия).

реферат , добавлен 07.11.2011


Изучение видов и особенностей водорослей - примитивных организмов, у которых нет сложных органов, тканей и сосудов. Обзор основных физиологических процессов водорослей: рост, размножение, питание. Классификация и эволюция почвенных и водных водорослей.

реферат , добавлен 07.06.2010


Способы питания и строение клетки водорослей. Основные типы морфологической структуры их тела. Сравнительный анализ видового разнообразия различных видов водорослей в экотопах. Размножение, циклы развития и распространенность растений в водоемах.

курсовая работа , добавлен 05.12.2014


Ситематика диатомовых водорослей, относящихся к группе хромистов. Их строение, значение в природе. Жизненный цикл центрических и пеннатных диатомеи. Половой процесс и образование ауксоспор. Способы передвижения водорослей. Образование колониальных форм.

презентация , добавлен 24.01.2012


Способы питания и основные типы морфологической структуры тела водорослей. Строение их клетки, размножение и циклы развития. Сравнительный анализ видового разнообразия различных видов водорослей в экотопах. Сбор материала и гербаризация растений.

курсовая работа , добавлен 11.12.2014


Общая характеристика зеленых водорослей – группы низших растений. Место обитания морских зеленых водорослей. Их размножение, строение и способы питания, химический состав. Описание наиболее распространенных видов морских водорослей Японского моря.

Водоросли – организмы, живущие за счёт фотосинтеза. Благодаря хлорофиллу, имеющемуся в их клетках, они могут создавать своё органическое тело из неорганической материи, которая есть в окружающей их среде. А чтобы процесс фотосинтеза протекал свободно, для этого нужен свет. Для того, чтобы улавливать солнечный свет даже на самой большой глубине, водоросли имеют разный цвет: от ярко-зелёного до тёмно-бордового, почти чёрного.

1. Как устроены водоросли.

Водоросли очень многообразны по своему строению. Они бывают очень маленькие, микроскопических размеров (одноклеточные водоросли), а бывают гигантские водоросли с самой разной формой своего строения. Близ Испании около Балеарских островов на дне Средиземного моря найдено самое большое в мире растение – 8 километровая водоросль посейдония. Помимо уникального размера это растение имеет и уникальный возраст. Найденной водоросли 100 тысяч лет.

Есть очень простые по строению водоросли, они даже не имеют ядра. Этим они очень схожи с бактериями.

Существуют также одноклеточные водоросли, умеющие двигаться с помощью жгутиков. Это послужило поводом для внесения их в принадлежность к животному миру.

Цвет водорослей может быть как зелёным, если в них наличествует исключительно хлорофилл, так и приобретать самые разнообразные оттенки за счёт включения в них других красящих пигментов. Оказывается, не совсем все растения, пребывающие в воде, являются водорослями. Как раз именно водоросли мы можем и не приметить в водоёме, потому как некоторые из них настолько малы, что их сложно увидеть без микроскопа.

2. Места обитания водорослей.

Иногда водоросли избирают очень необычные (с точки зрения человека) места обитания. В озёрах легко заметить всем известную тину, она прикрепляется к самому дну и образует массовые зелёные заросли. Там же попадаются и крупные экземпляры, похожие на вьющиеся нити или на хвощ. Их хорошо видно без увеличительных приборов. Это тоже водоросли.

Ничуть не меньше, чем в воде, обитает самых разных микроводорослей и на поверхности суши. Водятся они в глубине почвы и на самой поверхности, например, на камнях и деревьях. Конечно, всё равно вся их жизнь зависима от воды, но только используют они другую воду: росу или грунтовые воды, или дождевые осадки. «Сухопутные» водоросли более устойчивые к засухе, чем «водные», и при малейшем попадании влаги на них они быстро восстанавливаются.

В тропиках они могут поселиться в чайном листе, вызывая болезнь чайного куста под названием «ржавчина». В средних широтах они живут на коре деревьев. Выглядит это, как зелёный налёт на северной стороне деревьев. Зелёные водоросли вступают во взаимовыгодное сосуществование с грибами, в результате появляется особый самостоятельный организм под названием лишайник. Некоторые зелёные водоросли избрали себе для дома панцирь черепахи. Многие водоросли живут на поверхности и внутри своих более крупных собратьев. Красные и зелёные водоросли найдены в волосяных фолликулах тропических животных ленивцев. Не обошли они своим вниманием рачков и рыб, кишечнополостных и плоских червей.

3. Зелёные водоросли.

Зелёные водоросли - это организмы зелёного цвета, по строению и форме они самые разные. Помимо одноклеточных зелёных водорослей существуют многоклеточные, колониальные. Эти формы жизни бывают подвижные и неподвижные. Неподвижные или свободно плавают, или прикрепляются к чему-либо. У подвижных же есть особые жгутики. С помощью них эти водоросли могут перемещаться в пространстве.

Зелёные водоросли водятся как в пресных водоёмах, так и в солёных морях. Летом, когда тепло, можно часто видеть, как «цветёт» вода в лужах или в пруду. Это размножается водоросль – одноклеточная хламидомонада. На самой поверхности воды, где много света, любит жить хлорелла, также она может облюбовать стволы деревьев, разместившись в капельках дождя и образовав зелёный налёт на коре. Хлорелла выделяет очень много кислорода.

Вольвокс – ещё одна разновидность зелёных водорослей – живёт целыми колониями в водоёмах. Внешне эти колонии напоминают ёлочные шарики, все клетки в них работают очень слаженно.

Дальше в глубине располагаются многоклеточные зелёные водоросли. Это нитчатый улотрикс. Своими волосковидными образованиями (ризоидами), используемыми, как корни у обычных растений, улотрикс прикрепляется под водой к корягам или камням.

Многоклеточная зелёная водоросль спирогира напоминает комок ваты. Эта водоросль имеет большое ядро с ядрышком. Размножается она двумя способами: как половым, так и бесполым. Половое размножение происходит осенью.

Существуют ещё шаровидные крошечные водоросли протококкус, напоминающие светло-зелёную слизь. Сифоновые водоросли любят солнечные места, выглядят, как тёмно-зелёные разветвлённые нити.

Ветвящиеся нежно-зелёные или серые кусты размером в 2-3 см, прикреплённые к листьям в воде или корягам, это кладофора.

В морях и океанах у самой поверхности, где вода хорошо прогрета и освещена, живёт и размножается планктон. Он заключается из одноклеточных водорослей самых разнообразных видов, в том числе есть там и зелёные водоросли. Планктон является пищей для ракообразных и китов.

4. Бурые водоросли.

Бурые водоросли – это преимущественно морские организмы, довольно крупные и многоклеточные. Предпочитают селиться в водах с холодной температурой как в одном, так и в другом полушарии. Часто прикрепляются в зоне прилива к камням. Имеют бурый цвет. Существуют виды с мелкими ветвями, другие же – очень крупные, состоящие из разных частей, как стебель с листьями. Такие гигантские водоросли ламинариевого типа некоторые страны применяют в качестве удобрений и как богатый источник йода. Их добавляют в корм скота и домашних птиц для обогащения молока и яиц йодом. Жители Дальнего Востока применяют в пище многие из этих водорослей, например, ламинарию (морская капуста). Растёт она в Северном ледовитом океане, в длину достигает от одного до нескольких метров. Прикрепляется ко дну ризоидами (выросты, похожие на корни) и всасывает воду всем своим телом. По своему строению ламинария - довольно сложный организм, чем-то схожа с высшими растениями, но без сосудов. Размножение у неё происходит с помощью спор. У некоторых ламинарий стебель вырастает в длину 30 м и больше, затем он переходит в лист, содержащий пузыри, благодаря которым всё растение поддерживается в воде.

На мелководье живёт небольшая интересная водоросль с необычной внешностью под названием падина. Есть гигантская водоросль макроцистис, разрастающаяся до 60 метров, содержит в себе воздушные пузырьки и растёт с ошеломляющей скоростью: за день может вырасти на 50 см. Бурые водоросли саргассума могут самостоятельно плавать, оторвавшись от дна. В честь них названо Саргассово море. У некоторых видов клетки покрыты слизью. Бурые водоросли включают пигмент бурого цвета и хлорофилл. После исследования ДНК бурых водорослей учёные заметили много общего с жёлто-зелёными водорослями. Впоследствии, если будет достаточно доказательств, то бурые водоросли отнесут к разновидности желто-зелёных.

5. Красные водоросли.

Красные водоросли - эти многоклеточные морские организмы среднего размера насчитывают 2500 видов. Особенно их много в тропиках, там они предпочитают глубокие места, доходящие до 200 метров. Бурые водоросли на такой глубине вы уже не найдете, там царствуют представители красных водорослей. Встречаются красные водоросли во влажной почве и в пресной воде, но всё же – это морские жители.

Выглядят красные водоросли очень изящно, в виде кустиков с тонкими веточками или тонких красивых пластин с бахромчатыми краями. Бывают, похожи на нити, цилиндры и кораллы. Цвет пигмента самый разный, можно увидеть бледно-розовые водоросли, а также коричневые, синие и доходящие до чёрных оттенков. Видимо, такие цвета нужны для нормального фотосинтеза на глубине, куда проникает лишь едва заметный свет.

Багрянки, живущие в пресной воде, в большинстве своём многоклеточные. По размеру они бывают от микроскопических, до нескольких сантиметров, бывает, доходят до одного метра. Цвет багрянок может быть нежно-розовым, переходящим в малиновые оттенки, а также голубоватый, зеленоватый и жёлтый.

В нашей стране растёт морская водоросль порфира. Из неё делают агар-агар, который применяют в лабораториях для выращивания микроорганизмов. Из других видов водорослей добывают сгустители, используемые при приготовлении мороженого или в косметике. В Японии красные водоросли признают за деликатес.

Морские водоросли живут в разных условиях. Одни любят прикрепиться к камням, скалам, к искусственно созданным предметам и, даже, к своим собратьям-водорослям.

Красные пигменты в состоянии уловить очень слабый рассеянный свет, поэтому багрянки прекрасно себя чувствуют на больших глубинах.

Красные водоросли довольно быстро размножаются и распространяются на обширные расстояния за малый промежуток времени.

6. Применение водорослей.

1) Водоросли являются мощнейшими источниками подачи кислорода в атмосферу и поглотителями углекислого газа.

2) Морские водоросли создают уютные, богатые пищей и кислородом места обитания для рыб и животных морей.

3) Водоросли служат пищей для многих видов животных, в том числе и человека. Как съедобный продукт это растение наделено богатым содержанием веществ минерального происхождения, и употребляется в основном в кухне восточноевропейских народов, особенно в суши. Некоторые красные водоросли являются деликатесом в восточных странах. Из водорослей готовят различные блюда, получают ценное вещество агар-агар, используемое для производства желе. Вещество каррагинан используется для создания мороженого и консервации продуктов. Если бурые водоросли добавлять в корм скота, в частности коровам, то молоко будет обогащено ценным йодом и многими полезными минералами. Таким же способом обогащают йодом и куриные яйца.

4) Водоросли используются в косметологии, медицине. Они богаты витаминами, минеральными веществами, обладают оздоравливающим и омолаживающим эффектом.

5) Водоросли используют качестве удобрений в сельском хозяйстве.

6) Обнаружено около 15 тысяч вредных и ухудшающих экологию веществ, находящихся в водных ресурсах земли. Проблема очищения водных ресурсов планеты очень актуальна в настоящее время. И самыми подходящими для этих целей фильтрующими приспособлениями являются как раз водоросли. Объясняется такой феномен очень просто: изначально они были предопределены для этого самой природой.

7) Панцири древнейших диатомовых водорослей очень востребованы в промышленности. Их используют в строительстве (из диатомита получают очень лёгкие кирпичи). Из них также изготавливают стекла, фильтры, полирующие материалы.

8) Во всем мире рассматривается задача создания структуры биологических технологий, которая поможет во многом обойти всевозможные проблемы, связанных с недостатком топливных ресурсов. В настоящее время японские ученые разрабатывают технологию добычи топлива из водорослей.

9) Активное развитие получают генные исследования водорослей. Они будут иметь первостепенное значение в медицине.

3. Заключение

1) Водоросли – это необыкновенные растения. Они играют огромную роль на Земле, создавая кислород и поглощая углекислый газ. Помимо этого, их применяют почти всех областях нашей жизни.

2) Возможности водорослей нужно изучать как можно больше. Это очень перспективные с точки зрения исследователей растения. На сегодня человечество использует ресурсы водорослей лишь на 10 процентов.

3) Водоросли начинают применять в сельском хозяйстве, косметологии, фармацевтике, медицине, в пищевой промышленности И данное исследование показывает, что это – лишь первые шаги на большом пути маленькой водоросли.

Какое значение имеют зеленые водоросли, Вы узнаете из этой статьи.

Значение зеленых водорослей

Что такое зеленые водоросли?

Зеленые водоросли принадлежат к отделу низших растений, которые имеют разную морфологическую структуру и размеры. Они в себе содержат каротиноиды и пластины хлорофилла. Зеленые водоросли бывают многоклеточной и одноклеточной формы. Имеют запасное вещество – крахмал, иногда масла. Примечательно, что одноклеточные зеленые водоросли обитают не только в водной среде, но и в почве или на снегу. А вот многоклеточные растения обитают в верхних слоях водоемов, что обусловлено осуществлением продуктивного процесса фотосинтеза.

Каково значение в природе зеленых водорослей?

1. Они являются важной цепочкой в пищеварении молодых рыб, зоопланктона.

2. Зеленые водоросли в большом количестве снабжают водную среду кислородом.

3. Играют роль биологического фильтра для очистки воды – клетки зеленой водоросли всасывают органические вещества, растворенные в воде через оболочку клетки.

4. Некоторые зеленые водоросли вступают с червями, инфузориями и гидрами в симбиоз. Таким образом, они снабжают своего носителя хлоропластами. А молюски, питаясь такими водорослями, обогащают клетки дыхательной полости хлоропластами, которые находясь в чужом теле, эффективно фотосинтезируют.

Зеленые водоросли значение в жизни человека

1. Зеленые протококковые водоросли содержат в себе питательные и другие ценные соединения, которые обладают высокопродуктивными свойствами. Благодаря минимальным затратам, которые тратятся на их выращивание, данный тип водорослей используется как сырье для получения хлорофилла, витаминов. Их используют в качестве кормов для сельскохозяйственных животных.

2. Нитчатые зеленые водоросли используются в промышленности — из них изготавливают прочную бумагу высокого сорта, получают этиловый и винный спирты, ацетон и тому подобное.

3. Некоторые виды используются населением ряда стран в пищу. Для этих целей, например, в Японии, специально культивируют Ulva и Enteromorpha.

4. Отдельные виды зеленых водорослей используют как продуценты физиологически активных веществ. Виды рода Haematococcus культивируют в промышленных масштабах для получения каротиноиды астаксантина, Botryococcus — для получения липидов.

Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, каково значение зеленых водорослей.