ВІДДІЛ ВОДОРОСТІ – ПІДЦАРСТВО НИЖЧІ РОСЛИНИ – ЦАРСТВО РОСЛИНИ – НАДЦАРСТВО ЕУКАРІОТИ

Довідник з біології

РОСЛИНИ

НАДЦАРСТВО ЕУКАРІОТИ

ЦАРСТВО РОСЛИНИ

ПІДЦАРСТВО НИЖЧІ РОСЛИНИ

ВІДДІЛ ВОДОРОСТІ

Справжні водорості (Algae) – широка група рослинних орга­нізмів, яка включає декілька відділів і близько 30 тис. видів. Розміри водоростей залежать від рівня їх організації. Тіло їх мо­же бути репрезентоване однією клітиною чи колонією клітин, або багатоклітинним шаром. Справжніх тканин немає. Вегетативні органи також відсутні. Розміри одноклітинних водоростей стано­влять від 0,25 до 30 мкм. Представники багатоклітинних

видів досягають 10-12 і навіть 50 м. (бурі водорості).

Водорості поширені в морських і прісних водах, у вологому середовищі, на суші. Залежно від екологічних особливостей водо­рості ділять на планктонні, бентосні (донні), наземні, грунтові, водорості гарячих джерел, водорості снігу та льоду.

Планктонні та бентосні водорості є основними виробниками органічної речовини у водоймищах. Від їх чисельності залежить чисельність різних рослиноїдних безхребетних і хребетних тва­рин (молюсків, ракоподібних, риб тощо).

Біомаса водоростей у Світовому океані оцінюється в 1,7 млрд.

Тон, біомаса тварин

– у 32,5 млрд. тон. Таким чином, біомаса тва­рин майже в 20 разів перевищує рослинну. Виникає питання: як же забезпечується їжею тваринне населення морських вод? Відпо­відь полягає в надзвичайно високій продуктивності фітопланктону, що становить 550 млрд. тон на рік. Менш продуктивні бентосні ро­слини, що дають 0,2 млрд. тон на рік. Безперервне розмноження водоростей створює кормову базу для численних морських тварин, продукція котрих складає 56,2 млрд. тон на рік, тобто в 10 разів менше (ці цифри відповідають правилу екологічної піраміди, що відображає втрати енергії з метою живлення).

Наземні водорості поселяються на твердих субстратах, де є постійне або періодичне зволоження: на корі дерев, на мохах, ва­лунах і скелях, на огорожах, дахах тощо. Протягом свого життя вони оточені повітрям, джерелом води для них є дощ і роса. Назе­мні місцепроживання заселяються одноклітинними, колоніаль­ними й нитчастими водоростями. Вони утворюють порошкоподіб­ні слизисті нальоти, войлокоподібні пласти, м’які чи тверді кір­ки. При пересиханні або промерзанні наземні водорості перебу­вають у стані анабіозу, за сприятливих умов їх зростання понов­люється.

До умов життя в грунті пристосувалися близько 2000 видів рі­зних водоростей. Основна їх маса виявляється в поверхневому шарі завглибшки до 1 см. На глибині 10 см. і більш вони зустрічаються в незначній кількості. У грунтових водоростей широко поширене пристосування, що дозволяє переносити засуху. Воно полягає в утворенні слизистих чохлів, які складаються з полісахаридів і зда­тні швидко поглинати й утримувати велику кількість води.

Водорості відіграють велику роль у накопиченні органічної речовини в грунтах. Біомаса водоростей на різних грунтах скла­дає від 0,6 до 1,5 тони на 1 га. і неодноразово оновлюється за веге­таційний період. Органічні речовини, що виділяються водоростя­ми, живі тіла й продукти розпаду кліток водоростей служать їжею багатьом грунтовим організмам: бактеріям, грибам, найпро­стішим, черв’якам тощо.

Водорості впливають також на структуру грунту. Так, нитча­сті водорості обплітають частинки грунту, склеюють слизом і тим самим закріплюють їх.

Водорості, що мешкають в гарячих джерелах і на снігу, свід­чать про високу пристосовність цих організмів до життя в самих різних, у тому числі екстремальних, умовах.

У формуванні осадкових порід велику роль відіграли й віді­грають одноклітинні водорості діатомеї, котрі будують свій пан­цир з кремнезему. Вважають, що в Світовому океані ці водорості витягують на рік від 70 до 150.109 тон кремнезему. Відмираючи, водорості опускаються на дно, де утворюють осад, який склада­ється з їх панцирів.

Живлення водоростей автотрофне. Деякі одноклітинні водо­рості, наприклад грунтові, що мешкають у глибоких горизонтах, можуть переходити на гетеротрофне живлення. Запасні поживні речовини відкладаються у вигляді крохмалю, рідше – масла.

Водорості розмножуються безстатевим і статевим шляхом. Безстатеве розмноження здійснюється в двох формах. До вегета­тивного відноситься поділ слані на частини без будь-яких пере­творень у клітинах: поділ навпіл клітин у одноклітинних, розпад колоній, фрагментація у багатоклітинних. Більш спеціалізована форма безстатевого розмноження – спороутворення, при якому в спеціальних органах або всередині вегетативних клітин виника­ють нерухомі спори або рухливі, забезпечені джгутами зооспори. Ті й інші утворюються у великих кількостях і, проростаючи, да­ють нову водорость.

Статеве розмноження полягає у формуванні спеціалізованих статевих клітин – чоловічих і жіночих гамет та їх подальшому злитті з утворенням зиготи. При статевому розмноженні у різних видів водоростей гамети бувають трьох основних типів: статеві клітини однакового розміру та форми (ізогамія); не однакові за розмірами й рухливістю чоловічі та жіночі статеві клітини (гете­рогамія); велика та нерухома жіноча статева клітина й невеликих розмірів сперматозоїд із джгутами (оогамія). Чоловічі та жіночі гамети можуть розвиватися на одному організмі чи на різних. Після запліднення диплоїдна зигота проростає і утворює нову слань. У гаплоїдних видів перший поділ зиготи редукційний. Усі подальші клітини, що виникають у процесі зростання, гаплоїдні. Прикладом чергування поколінь у водоростей може бути бура во­дорость ламінарія.

Господарське значення водоростей неухильно зростає.

Водорості відвіку вживаються в їжу, особливо широко в Япо­нії і на Тихоокеанському побережжі Росії. Найбільшою популяр­ністю користується морська капуста – бура водорость ламінарія та близькі до неї види. В їжу йдуть також деякі червоні й зелені водорості. З водоростей одержують клей, що застосовується в тек­стильній промисловості й у будівництві як добавка до цементу. Із золи бурих водоростей отримують йод.

Зі всіх відділів водоростей розглянемо два: бурі, що мають ве­лике господарське значення, і зелені, що включають найбільш складно організовані рослини в групі водоростей і відіграють ва­жливу еволюційну роль.

Відділ червоні водорості, або багрянки. Червоні водорості ви­ділили із справжніх водоростей у самостійне підцарство рослин­ного світу. Ця група включає близько 4 000 видів, з числа яких переважна більшість – мешканці дна морів і лише небагато форм зустрічаються в прісних водах.

Своєрідність червоних водоростей полягає перш за все в набо­рі пігментів. Крім звичайних хлорофілів і каротиноїдів у пласти­дах багрянок містяться так звані фікобіліни, які зустрічаються ще тільки у синьо-зелених водоростей. Різні співвідношення цих пігментів визначають різноманітність забарвлення – від яскраво-червоного до голубувато-зеленого й жовтого. У результаті фотоси­нтезу в цитоплазмі клітин відкладається особливий крохмаль, який за складом близький до глікогену. Інша важлива особли­вість – складний статевий процес, відмінний від статевого роз­множення інших водоростей. Гамети й спори червоних водоростей позбавлені джгутиків і нерухомі. Запліднення здійснюється при пасивному перенесенні чоловічих статевих клітин до жіночого статевого органу.

Більшість багрянок мають розміри від декількох сантиметрів до 1 м., хоча зустрічаються і одноклітинні організми.

Зовнішня будова червоних водоростей дуже різноманітна. Се­ред них є форми ниткоподібні й пластинчаті, циліндрові та кірко-видні, у вигляді шнурів або розгалужених кущиків. Вони завжди прикріплені до каменів, черепашок тощо за допомогою ниткопо­дібних виростів – ризоїдів. Червоні водорості мешкають на різ­них, у тому числі великих, глибинах (до 200 м.). У деяких видів (так звані кам’яні водорості) в клітинах відкладається велика кі­лькість карбонату кальцію і магнію. Такі багрянки разом з кора­лами беруть участь в утворенні рифів.

Червоні водорості відіграють значну роль у житті моря. Разом із бурими вони є найпоширенішими рослинними організмами в морських біоценозах. Вони є джерелом органічної речовини в мо­рі та їжею морським тваринам. Людина використовує деякі види в їжу. У промислових масштабах із них добувають агар, який ши­роко застосовується з харчовою і медичною метою.

Відділ бурі водорості. Бурі водорості – виключно багатоклі­тинні рослини. У даний час їх налічується близько 1500 видів. Загальною зовнішньою ознакою служить жовто-буре забарвлення їх слані, зумовлене великою кількістю жовтих і бурих пігментів. Розміри їх дуже різноманітні: від десятих часток міліметра й де­кількох міліметрів до десятків метрів. Так само різноманітна й форма слані. Зустрічаються ниткоподібні, кірковидні, кулясті, пластинчаті, кущоподібні рослини. Слані більшості ви­дів містять газові пухирці, утримуючі водорості у вертикальному положенні. У багатьох видів бурих водоростей слань складається з декількох низок клітин, які щільно сполучені між собою по всій довжині та нагадують паренхіму вищих рослин. В багаторядних сланях можна розрізнити кору з інтенсивно забарвлених клітин, що містять велику кількість хлоропластів, і серцевину, котра складається з безбарвних клітин. Серцевина служить для транс­портування продуктів фотосинтезу й виконує механічну функцію. Таким чином, у бурих водоростей намічається поділ клітин слані на тканини.

Клітини бурих водоростей мають одне ядро, вкриті слизом стінки, що складаються з внутрішнього целюлозного шару й зов­нішнього пектинового шару. Запасні поживні речовини – полі­сахарид ламінарії та шестиатомний спирт маніт. Бурі водорості завжди прикріплені до грунту або інших рослин. Прикріплення здійснюється за допомогою виростів – ризоїдів. Поширені вони у всіх водах – від тропічних до приполярних. Найбільш часто їх зарості зустрічаються на глибинах до 6-15 м., але відомі випадки зростання бурих водоростей на глибині 100 і навіть 200 м.

Рис. 14. Бурі водорості.

У бурих водоростей зустрічаються всі форми розмноження. Вегетативне розмноження відбувається при випад­ковому відділенні частин слані, лише у деяких видів для цього існують спеціальні пупки. Спорове розмножен­ня здійснюється шляхом утворення гаплоїдних спор, які розвиваються в гаплоїдні рослини статевого покоління – гаметофіти. Статевий процес пред­ставлений трьома формами: ізогамною, гетерогамною та оогамною. Зиго­та проростає в диплоїдну рослину – спорофіт. Спорофіт утворює рухливі зооспори. У ламінарій гаметофіт існує недовго, тоді як спорофіт – багаторічний.

Бурі водорості людиною використовуються більш широко в порівнянні з іншими представниками цієї групи. Вони – єдине джерело такого цінного продукту, як альгінати, котрі широко використовуються при приготуванні консервів, фруктових соків, фарбувальних і склеювальних речовин. Застосування альгінатів підвищує якість друкування книг, робить натуральні тканини невицвітаючими і непромокаючими, підвищує стійкість лакофарбних покриттів і будівельних матеріалів. З їх допомогою одержу­ють високоякісні змащувальні матеріали для машин, мазі та пас­ти для фармацевтичної та парфумерної промисловості.

Широко використовується також шестиатомний спирт маніт, який витягують із бурих водоростей. У медицині він застосову­ється як кровозамінник при хірургічних операціях, у промисло­вості – для виробництва синтетичних смол, фарб, вибухових ре­човин. У сільському господарстві бурі водорості вживаються як кормова добавка. Не втратили свого значення бурі водорості й як сировина для отримання йоду.

Відділ зелені водорості. Зелені водорості – найчисленніший зі всіх відділів водоростей. Він налічує від 13 до 20 тис. видів і включає одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми. Усі вони відрізняються чистим зеленим кольором своїх сланей, що схожий на забарвлення вищих рослин і зумовлений перевагою хлорофілів над іншими пігментами.

Унаслідок різноманітності будови зелені водорості ділять на п’ять класів, у тому числі вольвоксові (основна форма вегетатив­ного тіла – рухливі джгутикові клітини й колонії таких клітин), протококові (основна форма вегетативного тіла – нерухомі клі­тини із щільною оболонкою і колонії таких клітин), улотриксові (багатоклітинні нитчасті та пластинчаті форми). До зелених водо­ростей приєднуються найбільш складні за будовою харові водоро­сті, що походять від зелених і виділяються нині в самостійний відділ.

До класу вольвоксових відносяться найпримітивніші предста­вники відділу, котрі мають джгутики та зберігають рухливість про­тягом всього життя. Більшість вольвоксових – одноклітинні організми, проте деякі види є колонією. Клітини одноклі­тинних і колоніальних форм містять одне ядро. Розмноження – безстатевим і статевим шляхом. При статевому розмноженні в результаті злиття гамет утворюється диплоїдна зигота. Зигота ділиться шляхом мітозу. Подальші поділи приводять до утворен­ня кулястого тіла вольвоксу, що складається з гаплоїдних клітин.

Унаслідок широкого розповсюдження і здатності до швидкого розмноження вольвоксові відіграють істотну роль у круговороті речовин у природі. Вони беруть активну участь в очищенні забру­днених і стоячих вод, у формуванні озерного мулу – сапропелю, є джерелом їжі для багатьох видів дрібних безхребетних тварин.

Походять вольвоксові від примітивних амебоїдних форм. Ве­лике значення мають два напрями еволюції вольвоксових. Пер­ший – ускладнення будови слані шляхом диференціації клітин на вегетативні й репродук­тивні. Це один з можливих шляхів виникнення багато­клітинних організмів.

Рис. 15. Вольвокс.

Другий – втрата рухли­вості у вегетативній фазі життєвого циклу. Ця лінія еволюції привела до форму­вання протококових водорос­тей, а від них – через нитчас­ті й пластинчаті багатоклітинні водорості – до наземних зелених рослин.

Клас протококові представлений як одноклітинними (хлоре­ла), так і багатоклітинними видами. У всіх представників класу у вегетативній фазі життєвого циклу відсутні джгутики. У процесі еволюції цей клас уважається перехідним при формуванні типово рослинної структури тіла, характеризується розвитком слані з нерухомих клітин, одягнених щільною оболонкою і надалі здіб­них до функціональної та морфологічної диференціації. Протоко­кові широко розповсюджені, віддають перевагу забрудненим во­доймищам та інтенсивно очищають стічні води. Деякі види при­кріпляються переважно до ракоподібних, покриваючи їх суціль­ним нальотом. Унаслідок невимогливості до умов проживання хлорелу вирощують промисловим шляхом як додаткове джерело білків на корм худобі.

Клас улотриксових об’єднує велику кількість різноманітних зелених водоростей, загальною ознакою яких є нитчаста або плас­тинчата будова слойовища. Як й інші зелені водорості, розмно­жуються статевим і безстатевим шляхом: окремі клітини або ді­лянки ниток легко відриваються і переходять до самостійного зростання. Найвідоміші представники класу: рід улотрикс, який мешкає в прісних водах, і рід ульва, що живе в морських водах і відомий під назвою “морський салат”. Ульвові, на відміну від улотрикса, мають паренхімну будову.

Еволюція зелених водоростей у водному середовищі не при­звела до утворення складних за будовою і великих сланей з дифе­ренціацією їх на тканини. Це відбулося при освоєнні зеленими водоростями суші та розвитку вищих наземних рослин.