2. Общая характеристика водорослей.

Водоросли (Algae) – понятие не систематическое, а биологическое, под которым понимают совокупность отделов, преимущественно водных организмов. Это древние представители биоты. Благодаря постоянству условий жизни в водной среде, в которой они возникли и пережили целые геологические эпохи, многие из них сохранились до наших дней в формах, мало отличающихся от первоначальных. В процессе филогенеза водоросли эволюционировали от одноклеточных и колониальных к многоклеточным, сложно организованным формам, иногда достигающим в длину десятков метров, с телом, напоминающим органы высших растений. Вместе с тем, водоросли не имеют настоящих органов и тканей, в связи с чем, тело многоклеточных форм представлено талломом.

По способу питания большинство водорослей являются автотрофами, но есть и гетеротрофные формы. Первые стоят ближе к растениям, вторые – к животным.

Особенности строения. Водоросли могут быть одноклеточными, колониальными и многоклеточными; в зависимости от расположения клеток – нитчатыми, пластинчатыми или сложно разветвленными.

Вегетативные клетки таллома снаружи покрыты твердой стенкой, состоящей из целлюлозы и пектиновых веществ. Иногда снаружи клеточная стенка покрыта или инкрустирована кремнеземом. Цитоплазма заполняет всю полость клетки или расположена постенно. В цитоплазме также имеются одна крупная или несколько мелких вакуолей с клеточным соком. В клетке водорослей имеется одно или несколько ядер.

Хлоропласты водорослей разнообразны по форме: пластинчатые, цилиндрические, лентовидные, чашевидные, звездчатые и т.д. Это служит важным признаком при определении конкретных видов. В хлоропластах имеются белковые тельца – пиреноиды, вокруг которых откладываются запасные продукты в виде крахмала или близкого к нему углевода. Кроме крахмала, в качестве запасных продуктов могут накапливаться жирные масла, лейкозин, волютин.

Размножение. Водоросли имеют все типы размножения: вегетативное, собственно бесполое и половое.

Вегетативное размножение у одноклеточных происходит путем деления клетки, у колониальных – распадом колонии на части, у многоклеточных – частями таллома, а иногда путем образования специальных органов вегетативного размножения.

Собственно бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор или спор – одноклеточных образований, возникающих внутри вегетативных клеток или в особых органах – зооспорангиях или спорангиях путем деления их содержимого. Вскоре после выхода в воду через отверстия в стенке спорангия зооспоры сбрасывают жгутики, покрываются клеточной оболочкой и прорастают в новую особь.

Половой процесс у водорослей может быть в различных формах: изо-, гетеро- и оогамии. Изо- и гетерогаметы образуются в обычных вегетативных клетках, яйцеклетки – в оогониях, сперматозоиды – в антеридиях. Яйцеклеток бывает одна или несколько, а сперматозоидов – много.

У некоторых водорослей наблюдают половой процесс в виде соматогамии (конъюгации), в результате которой происходит слияние протопластов двух вегетативных клеток. Конечный результат любой из названных форм полового процесса – образование зиготы. После некоторого периода покоя из зиготы образуются зооспоры, дающие начало новым особям, или зигота сразу же прорастает в новую неподвижную особь.

Особи, формирующие споры называют спорофитом, а образующие гаметы – гаметофитом. Они могут быть обоеполыми и раздельнополыми. У большинства водорослей это самостоятельные растения. Однако у некоторых видов споры и гаметы образуются на одних и тех же растениях, их называют спорогаметофитами. Спорофит и гаметофит могут иметь одинаковое строение (изоморфная смена поколений) или разное (гетероморфная смена поколений).

Наступление бесполого или полового размножения у водорослей зависит от внешних условий, поэтому у большинства видов в жизненном цикле нет регулярного чередования спорофита и гаметофита, то есть регулярной смены ядерных фаз (диплоидной и гаплоидной). Строго упорядоченные жизненные циклы существуют лишь у эволюционно продвинутых видов.

Соотношение диплоидной и гаплоидной фаз в жизненном цикле зависит от того, когда происходит мейоз: если при прорастании зиготы – тогда вся жизнь проходит в гаплоидной фазе, диплоидна лишь зигота; при образовании гамет – тогда вся жизнь проходит в диплоидной фазе, гаплоидны лишь гаметы; если при образовании спор – тогда в жизненном цикле чередуются диплоидная и гаплоидная фазы.

Распространение и хозяйственное значение водорослей. Большинство водорослей живет в воде, преимущественно морской. Одни из них свободно плавают в ней, составляя существенную часть планктона, другие свободно лежат на дне или прикрепляются к нему, составляя значительную часть бентоса. В морях массовое распространение водорослей наблюдают на глубине до 30 м. Однако наиболее теневыносливые бурые и красные водоросли достигают глубин 100-200 м.

Некоторые водоросли сохраняют жизнеспособность при очень низких температурах. Так, в полярной и высокогорной зонах они живут на снегу, нередко окрашивая его в красный, зеленый, бурый, желтый цвета (снежная хламидомонада).

Водоросли живут на почве, в почве и даже в атмосферном воздухе (некоторые виды хлореллы). Отдельные виды, попадая вместе с бактериями на бесплодные субстраты, становятся пионерами их заселения. Многие из них активно участвуют в процессе почвообразования. Азотфиксирующие водоросли накапливают в почве азот. Некоторые виды зеленых водорослей входят в состав комплексных организмов - лишайников.

Водоросли не только обогащают воду и атмосферу кислородом, но и служат кормом для рыб и водоплавающих птиц. Муку из водорослей используют на корм сельскохозяйственным животным. Водоросли могут служить удобрением. Бурые и красные водоросли - источник получения агара, используемого в кондитерской промышленности и в микробиологии, а их зола – сырье для получения брома и йода.

Некоторые водоросли непосредственно используются в пищу человекаом и служат сырьем для фармацевтической промышленности.