Читайте также:
|
Лекція 3. Загальний огляд водоростей.
План.
1. Водорості, та їх відмінність від інших груп рослин.
2. Засоби живлення водоростей.
3. Клітина водоростей
4. Основні типи морфологічної структури тіла водоростей
5. Розмноження та цикли розвитку водоростей
6. Умови життя водоростей
Загальна характеристика. Водорості — велика група найдавніших рослин. Будова їхнього тіла і розміри характеризуються значною різноманітністю. Існують одноклітинні, багатоклітинні і колоніальні форми мікроскопічних розмірів (від тисячних часток міліметра), а також форми з різною будовою слані, що досягають 30—45 м.
Водорості — єдина група організмів, серед яких зустрічаються прокаріоти (синьозелені) і еукаріоти (решта відділів). В ядрах еукаріотних водоростей виявлені структури, властиві ядрам інших еукаріотів: оболонки, ядерний сік, ядерця, хромосоми.
Загальною ознакою всіх водоростей є наявність хлорофілу. Крім хлорофілу водорості можуть містити й інші пігменти (фікоціан, фікоеритрин, каротин, ксантофіл, фікосантин). Щ пігменти надають водоростям червоного, бурого, жовто-зеленого кольору, маскуючи основний зелений. Наявність пігментів у клітинах водоростей забезпечує автотрофний тип живлення. Проте багато водоростей здатні за певних умов переходити на гетеротрофне живлення (евгленові — в темряві) або поєднувати його з фотосинтезом (міксотрофний тип живлення).
Кількість видів водоростей перевищує 40 тис. Проте класифікація їх не завершена, оскільки не всі форми достатньо вивчені. У нашій країні прийнято поділяти водорості на 10 відділів: синьозелені, пірофітові, золотисті, діатомові, жовтозелені, бурі, червоні, евгленові, зелені, харові. Найбільшу кількість видів налічують зелені (13—20 тис.) і діатомові (10 тис.) водорості.
Поділ водоростей на відділи збігається зазвичай з їхнім забарвленням, яке, як правило, пов'язане з особливостями будови клітин і слані.
Будова, склад і властивості клітинних компонентів водоростей характеризуються великою різноманітністю. У процесі еволюції природний добір зберіг найперспективніші форми, в тому числі такий тип клітинної організації, який дав змогу рослинам перейти до наземного способу життя.
Розмноження водоростей буває вегетативним, безстатевим (за допомогою спор) і статевим. У одного й того самого виду залежно від умов і пори року способи розмноження різні. При цьому спостерігається зміна ядерних фаз — гаплоїдної і диплоїдної.
Сприятливими умовами для зростання водоростей є наявність світла, джерел вуглецю та мінеральних солей, а основним середовищем життя для них є вода. Значний вплив на життя водоростей мають температура, солоність води тощо.
За місцем зростання водорості поділяють на дві великі групи: ті, що живуть у водоймах, та ті, що живуть поза водоймами. Серед тих, що живуть у водоймах, виділяють такі екологічні групи: планктон — дуже дрібні водорості, які знаходяться в товщі води у завислому стані (хламідомонада, вольвокс, пандорина, мікроцистіс); бентос — водорості, що живуть на дні водойм (харові, багато діатомових); перифітон — водорості, якими обростають підводні предмети або вищі рослини водойм (кладофора, червоні та бурі водорості морів). Населяють водорості і гарячі джерела, а також водойми з підвищеною концентрацією солей.
Водорості, що живуть поза водоймами, також поділяють на групи: грунтові (едафітон) — живуть у грунті або на грунті (ботридій, деякі вошерії), у грунті живе понад 700 видів водоростей з різних відділів; наземні (аерофітон) — на корі дерев, на скелях (трентеполія, плеврокок).
Багато водоростей вступають у симбіотичні зв'язки з іншими представниками рослинного й тваринного світу. Особливе місце тут належить симбіозу водоростей з грибами. У цьому симбіозі виникає така біологічна єдність двох організмів, що призводить до появи третього — лишайника, який відрізняється і від першого, і від другого.
Способи живлення водоростей. Водорості, а також найпростіші з них – синьо-зелені водорості, здатні здійснювати фотосинтез з використанням води та виділенням вільного кисню.
Другою особливістю водоростей, хоч і не такою специфічною, як фотосинтез, є здатність засвоювати азот, сірку, фосфор, калій та фншф мінеральні елементи у вигляді іонів мінеральних солей, та використовувати їх для синтезу амінокислот, білків, нуклеїнових кислот, макроергічних сполук, речовин вторинного походження
Клітина водоростей. Клітинна стінка водоростей складається з целюлози, геміцелюлози та пектинових речовин. У деяких представників до складу клітинної стінки входять такі речовини, як кремній, карбонат кальцію, альгова кислота та ін.. У більшості водоростей цитоплазма розташована тонким пристінним шаром, який оточує велику вакуоль. Крім властивих всім рослинам органоїдів у багатьох водоростей присутні центріолі. Пластиди надзвичайно багаті зха складом і формою пігментів. Багато з них мають спеціальні включення – піреноїди, на яких відкладаються крохмальні зерна. Як правило, пластиди водоростей називають хроматофорами.
Одноклітинні водорості інколи утворюють постійні та тимчасові скупчення у вигляді колоній.
У водоростей, на відміну від вищих рослин, зустрічаються клітини, вміст яких оточений лише тонкою мембраною. Такі клітини звичайно називають голими. Вони не здатні підтримувати свою форму і постійно знаходяться в амебоїдному стані. Такі клітини зустрічаються як серед одноклітинних, так і серед багатоклітинних, особливо на стадії гамет та зооспор.
Клітини деяких водоростей (евгленових, жовто-зелених), крім плазма леми, оточені шкірястим, еластичним шаром. Цей шар має назву пелікула, або перипласт. Він складається з фібрілярної речовини і має складу, багатошарову будову. Клітини з пелікулою звичайно дуже мінливі за формою. Тільки товста, схжа на панцир пелікула може її зафіксувати. На поверхні пелікули інколи виникають складки, вирости у вигляді зубців або потовщення, які називаються лусочками. Ці структури в різних поєднаннях утворюють різноманітні візерунки, надаючи організму неповторного вигляду. Проте головна їх функція – підвищення міцності клітинного покриву.
Наступним етапом розвитку рослинної клітини вважають появу на її поверхні покриву у вигляді оболонки – спочатку пектинової, потім целюлозної. Вона поєднує в собі захисну і опорну функції, з можливістю ростових процесів та проникності.
Клітинні оболонки водоростей різноманітні за будовою та хімічним складом, та за товщиною.
За часом формування та особливостями росту розрізняють первинні та вторинні оболонки. В клітинах, які активно діляться, звичайно формується тільки первинна оболонка, її ріст відбувається в двох напрямках – збільшується площа та товщина.
Вторинна оболонка піддається гідратації, стає еластичною і може розтягуватися.
Оболонки водоростей можуть мати різні вирости у вигляді тичинок, шипиків та лусочок. Їх значення для клітини різне – захисне, або забезпечення оптимальних умов існування.
У будь-якій клітині існують 2 тісно пов’язані компоненти – ядро і цитоплазма, причому від ступеню їх розвинення залежить рівень організації клітини в цілому. Водорості - єдина в світі група рослин, в якій представлені всі відомі типи клітинної організації: прокаріотична – у синьо-зелених водоростей, мезокаріотична – у панцирних джгутикових, еукаріотчна – у водоростей інших відділів. У прокаріот відсутнє оформлене ядро, а його функції виконує нуклеоїд.
У більшості водоростей присутнє лише одне ядро, але є випдки, коли їх буває 2 і більше. Клітини з декількома десятками або сонтями ядер називають цепоїдними. Проте, такі водорості повертаються до одноядерного стану при утворенні спеціалідовних клітин безстатевого та статевого розмноження.
Хлоропласти водоростей можуть бути чашовидними, стручковидними, спіральними, пластинчастими, зірчастими. Як правило, в рухливих клітинах водоростей є лише один хлоропласт, у водростей з інших відділів їх буває 2 і більше, у молодих евгленових 50-80, у старих – 200-300. Хлоропласти в клітинах займають або пристінне, або центральне положення.
Існують рухливі і нерухливі клітини. Переміщення у водному середовищі здійснюється за допомогою тимчасових або постійних виростів.
Війками називають численні короткі утворення, які здійснюють енергійні коливальні рухи. Джгутиками називають довгі малочислені утворення з меншою, ніж у війок частотою рухів і з хвилеподібним характером руху.
Серед водоростей найчастіше зустрічаються форми дво- або одноджутикові, рідше – чотири або вісьмиджутикові, і зовсім рідко – багатоджгутикові. У деяких золотистих водоростей між двома рухливими джгутиками розташований третій – нерухомий. з його допомогою клітина прикріплюється до субстрату.
Джгутики бувають гладенькими або опушеними. Опешим звичайно буває руховий джгутик.
Основні типи морфологічної структури тіла водоростей. Тіло водоростей не розчленоване на органи, а представлене сланню – таломом. Воно може бути всіх типів складності – одноклітинним, колоніальним, багатоклітинним та неклітинним. Розміри кожної з цих форм розрізняються значним діапазоном від мікроскопічних до дуже великих. Наприклад, деякі види зеленої водорості синехоцистис ледве досягають 1 мкм, одноклітинні зелені водорості роду хлорела можуть бути 2 мкм,а багатоклітинні бурі водорості можуть досягати 30-45 см.
Водоростя можуть ати величезне різноманіття, але його основу складають декілька добре відокремлених типів морфологічної структури, які відображають головні ступені морфологічної диференціації тіла водоростей.
Розрізняють 9 основних типів морфологічної структури тіла водоростей. З них 4 належать до одноклітинних форм, 1 – до неклітинних, решта 4 до багатоклітинних.
1. Амебоїдна структура представлена одноклітинними організмами.
2. монадна структура властива одноклітинним організмам.
3. Коккоїдна структура характеризується окремими клітинами
4. Пальнелоїдна структура представляє собою ускладнений варіант коккоїдної структури.
5. Нитчаста структура представлена таломами.
6. Різнонитчаста структура представлена таломами.
7. Пластинчаста структура характеризується багатоклітинними сланями у формі пластинок.
8. Сифональна структура представляє собою особливий тип будови, властивий лише деяким водоростям, часто називається неклітинною.
9. Харофітна структура властива лише харовим водоростям.
Розмноження та цикли розвитку водоростей.
Розмноження водоростей здійснюється шляхом вегетативного, безстатевого і статевого розмноження.
Вегетативне розмноження у одноклітинних водоростей здійснюється шляхом поділу особини на 2. У багатоклітинних є декілька способів. Наприклад, діленню ниток синьо-зелених водоростей нерідко передує відмирання деяких клітин.
Харові водорості утворюють одноклітинні та багатоклітинні бульбочки, які дають початок новим рослинам. У деяких нитчастих водростей окремі клітини округляються, накопичують велику кількість запасних поживних речовин та пігментів, одночасно відбувається потовщення їхньої оболонки.
Вегетативне розмноження, на думку багатьох вчених, представляє собою форму безстатевого розмноження, яке здійснюється вегетативними частинами.
Безстатеве розмноження супроводжується, по-перше, виходом продуктів ділення з оболонки материнської клітини, по-друге – зеленням протопласта клітини на частини. Безстатеве розмноження водоростей відбувається за допомогою спор або зооспор.
Синьо-зелені водорості, які є прокаріотами, мають 2 види спор – ендоспори та екзоспори. Ендоспори утворюються по декілька в клітинах в результаті дроблення її вмісту. Екзоспори виникають як виріст на верхівці клітини.
Спори та зооспори звичайно виходять у воду цілими групами, оточеними слизовою оболонкою, яка потім розкривається. На виході, ще знаходячись в спільній оболонці, зооспори починають активно рухатися, а після розриву оболонки одразу ж розпливаються в різні сторони. Таким чином виходять і гамети при статевому розмноженні.
Статеве розмноження полягає в злитті двох клітин (гамет), в результаті чого утворюється зигота, яка виростає в нову особину.
У водоростей статеве розмноження буває декількох типів. У одноклітинних джгутикових водоростей статевий процес – злиття двох особин, цей процес називається гологамія. Частіше статеве розмноження у водоростей пов’язане з дробленням вмісту клітин і утворенням всередині спеціалізованих статевих клітин – гамет. У всіх водоростей, крім червоних, чоловічі гамети мають джгутики, а у гамет протилежної статі вони є не завжди.
Зачатки водоростей у вигляді спор, гамет, зигот не зовсім стихійно розносяться водою. Вони мають різного роду таксиси, які визначають напрямки їх руху залежно від зовнішніх подразників: світла, температури, хімічних речовин, які є у воді. За течієб зачатки переносяться на великі відстані.
Відтворенню і збереженню деяких водоростей сприяє утворення цист. Вони спостерігаються у золотистих, жовто-зелениех, діатомових водоростей. В кожній клітині формується одна циста. Вміст клітини округляється і навколо неї утворюється тверда оболонка. При проростанні з цисти утворюється одна особина, рідше – декілька.
Зовнішні умови життя водоростей
Для водоростей як для фототрофних організмів найпершою умовою існування є світло, а також наявність джерел вуглецю та мінеральних речовин, а основним середовищем життя є вода. Проте це не вичерпує всього різноманіття їх способів живлення та умов життя.
Завдяки широкій пристосованості водоростей до зовнішніх умов водорості розселяються в найрізноманітніші екологічні угруповання, які характеризуються більш чи менш визначеним складом водоростей, пристосованих до певної амплітуди екологічних факторів.
Одним з факторів є загальна солоність води. Основну масу природних басейнів складають басейні морські, із солоністю 35 г на 1 л води, і басейні прісноводні, в яких вміст солі приблизно 0,01-0,5г на 1 л води. Це визначає розділення водоростей на морські та прісноводні, і лише деякі з них можуть жити в обох середовищах. Так, наприклад, бурі і червоні водорості живуть в морях, близько половини діатомових – живе в морях, друга половина – в прісних водоймах.
В межах кожного басейну водорості можуть населяти товщу води, вільно плавати в ній, складаючи угруповання, яке називається планктоном.
Але водорості можуть жити не тільки у водоймах. При наявності хоча б періодичного зволоження багато з них успішно розвиваються на різних наземних предметах – скелях, корі дерев. Досить сприятливе для розвитку водоростей середовище – товща ґрунтового шару. Тому виділені такі екологічні угруповання:
1. планктонні водорості
2. бентосні водорості
3. наземні водорості
4. ґрунтові водорості
5. водорості гарячих джерел
6. водорості снігів і льодів
7. водорості солоних водойм
8. водорості вапнякових субстрат
Дата добавления: 2015-04-26; просмотров: 31 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |