Виды водорослей и характеристики их разновидностей. Отдел водоросли Водоросли: особенности строения

Слоевцовые растения - группа низших растений, к которой относятся бактерии, водоросли, грибы и лишайники, на основании того, что тело их не дифференцировано на корень, стебель и листья и представляет лишь простое слоевце или слоевище. К водорослям относят несколько отделов первично водных (низших) растений. Водоросли - древние представители растительного царства. Это одноклеточные и колониальные водоросли, близкие к простейшим животным. В процессе филогенеза водоросли эволюционировали от одноклеточных и колониальных к многоклеточным, сложно организованным формам, иногда достигающим в длину десятков метров.

В систематическом отношении водоросли представляют собой совокупность нескольких обособленных отделов растений, самостоятельных по своему происхождению и эволюции. Разделение водорослей на отделы в основном совпадает с характером их окраски, связано с особенностями строения.
Тело водорослей называется талломом (слоевищем), так как в нем нет дифференцированных тканей и вегетативных органов. Среди водорослей есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы. Различия в строении тела водорослей, лежащие в основе их классификации, касаются набора пигментов, строения клеточной стенки, характера запасных питательных веществ и т. д.

Способы размножения - вегетативное, бесполое и половое.

Вегетативное размножение у одноклеточных происходит путем деления клетки, у колониальных - распадением колонии, у многоклеточных - частями таллома, а иногда путем образования специальных органов вегетативного размножения (например, клубеньков у харовых).

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 - в различных формах: изо-, гетеро- и оогамии. Изо- и гетерогаметы образуются в обычной вегетативной клетке, яйцеклетки - в оогониях, сперматозоиды - в антеридиях. Яйцеклеток бывает одна или несколько, а сперматозоидов - много. У некоторых водорослей наблю¬дают половой процесс в виде соматогамии (конъюгации) - слияния протопластов двух вегетативных клеток. Конечный результат любой из названных форм полового процесса - образование зиготы (2n). После некоторого периода покоя из зиготы образуются зооспоры, дающие начало новым особям, или зигота сразу же прорастает в новую неподвижную особь.

Особи, формирующие споры, - спорофиты, а образующие гаметы - гаметофиты (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, т. е. регулярной смены ядерных фаз (диплоидной и гаплоидной).
Значение водорослей. Водоросли играют очень важную роль в природе. Обитая в морях и океанах, они создают в процессе фотосинтеза значительное количество органического вещества, а также кислорода, и представляют собой начальное звено в цепях питания различных водных организмов. В морях массовое распространение водорослей наблюдают на глубине до 30 м. Однако наиболее теневыносливые бурые и красные водоросли достигают глубины 100- 200 м.

Водоросли участвуют в круговороте кальция и кремния. Водоросли, способные концентрировать в своем теле карбонат кальция (преимущественно это красные, зеленые (сифоновые), а также сине-зеленые водоросли), наряду с кораллами, являются постоянными рифостроителями. Рифы или подводные скалы - громадные геологические образования, созданные живыми организмами. Например, Большой Барьерный риф тянется почти на 2 тыс. км вдоль северо-восточного берега Австралии.

Водоросли, живущие в почве, активно участвуют в почвообразовании, повышая плодородие почв. Азотфиксирующие водоросли накапливают в почве азот. Некоторые виды зеленых водорослей входят в состав комплексных организмов - лишайников. Отдельные виды, попадая вместе с бактериями на бесплодные субстраты, становятся пионера¬ми их заселения.

Некоторые водоросли наряду с гетеротрофными организмами участвуют в самоочищении водоемов, загрязненных и сточных вод.
Водоросли являются ценными пищевыми и диетическими продуктами: они богаты белками, витаминами и микроэлементами, особенно солями йода и брома. Так, ламинарию (морскую капусту) рекомендуют употреблять в пищу при нарушениях функции щитовидной железы, для профилактики атеросклероза.

Из некоторых водорослей изготавливают различные пищевые добавки, призванные обогатить обычный рацион современного человека необходимыми для здоровья веществами.

Некоторые бурые водоросли применяют для кормления домашних животных и как удобрения.

Из морских водорослей получают широко применяемые во многих отраслях промышленности агар-агар и альгин. Агар-агар, получаемый из красных водорослей, используют в микробиологии для приготовления сред при культивировании микроорганизмов. Альгин и альгинаты, получаемые из бурых водорослей, обладают клеящими свойствами. Их добавляют в пищевые продукты, в таблетки при изготовлении лекарственных препаратов, используют при выделке кож, при производстве бумаги и тканей. Из альгинатов делают растворимые нити, используемые в хирургии.

Одна из современных систем относит к "водорослям" восемь типов (отделов) царства протистов (Protista); впрочем, такой подход признается не всеми учеными.

Зеленые водоросли

Зеленые водоросли цвета зеленой травы (хотя окраска может варьировать от бледно-желтой до почти черной), а фотосинтетические пигменты у них такие же, как у обычных растений. Большинство - микроскопические пресноводные формы. Многие виды растут на почве, образуя на ее влажной поверхности напоминающие войлок налеты. Бывают одно- и многоклеточными, образуют нити, шаровидные колонии, листовидные структуры и т.д. Клетки подвижные (с двумя жгутиками) или неподвижные. Половое размножение - разных уровней сложности в зависимости от вида. Видов описано несколько тысяч. Клетки содержат ядро и несколько четко оформленных хлоропластов. Широко распространен род Spirogyra - нитчатые водоросли, образующие длинные волокна тины в ручьях и холодных речках. Весной они плавают в виде липких желтовато-зеленых скоплений на поверхности прудов.

Десмидиевые - одноклеточные зеленые водоросли, предпочитающие мягкую болотную воду; их клетки отличаются причудливой формой и красиво орнаментированной поверхностью. У некоторых видов клетки соединены в нитчатые колонии.

Красные водоросли (багрянки).

Большинство из них - морские листовидные, кустистые или корковые макрофиты, обитающие ниже линии отлива. Цвет их преимущественно красный из-за присутствия пигмента фикоэритрина, но может быть пурпурным или синеватым. Некоторые багрянки встречаются в пресной воде, главным образом в ручьях и прозрачных быстрых речках. Lemanea - щетковидная форма, часто растущая в быстро текущих речках и водопадах, где ее талломы прикрепляются к камням. Ирландский мох - обычный морской макрофит. Багрянки не образуют подвижных клеток. Их половой процесс очень сложен, и один жизненный цикл включает несколько фаз.

Составляют отдел (тип) Phaeophyta царства протистов.

Почти все они - обитатели моря. Лишь немногие виды микроскопические, а среди макрофитов встречаются самые крупные водоросли в мире. К последней группе относятся ламинарии, макроцистисы, фукусы, саргассумы и лессонии ("морские пальмы"), наиболее обильные по побережьям холодных морей. Все бурые водоросли многоклеточные. Цвет их варьирует от зеленовато-желтого до темно-коричневого и обусловлен пигментом фукоксантином. Половое размножение связано с образованием подвижных гамет с двумя боковыми жгутиками.

Диатомовые водоросли (диатомеи) объединяют в класс Bacillariophyceae, который в используемой здесь классификации входит вместе с золотистыми и желто-зелеными водорослями в отдел (тип) Chrysophyta царства протистов.

Диатомеи - весьма обширная группа одноклеточных морских и пресноводных видов. Окраска их от желтой до бурой из-за присутствия пигмента фукоксантина. Протопласт диатомей защищен коробчатой кремнеземной (стеклянной) оболочкой - панцирем состоящим из двух створок. Твердая поверхность створок часто покрыта характерным для вида сложным узором из штрихов, бугорков, ямок и гребней. Эти панцири - одни из самых красивых микроскопических объектов, а четкость различения их узора используется иногда для проверки разрешающей силы микроскопа. Помимо деления клеток надвое известно и половое размножение. Многие диатомеи - свободноплавающие формы, но некоторые прикреплены к подводным объектам слизистыми ножками. Иногда клетки объединяются в нити, цепочки или колонии. С течением времени мощные их скопления уплотняются в пористую горную породу - диатомит.

Жгутиковые.

Эти организмы в связи с их способностью к "животному" питанию и рядом других важных признаков сейчас нередко относят к подцарству простейших (Protozoa) царства протистов, однако их можно рассматривать и в качестве не входящего в Protozoa отдела (типа) Euglenophyta того же царства. Все жгутиковые одноклеточные и подвижные. Клетки - зеленые, красные или бесцветные. Некоторые виды способны к фотосинтезу, тогда как другие (сапрофиты) поглощают растворенную органику или даже заглатывают твердые ее частицы. Половое размножение известно лишь у некоторых видов. Обычный обитатель прудов - Euglena, зеленого цвета водоросль с красным "глазком". Она плавает с помощью единственного жгутика, способна как к фотосинтезу, так и к питанию готовой органикой Динофлагеллаты. Эти одноклеточные жгутиковые организмы тоже часто причисляют к простейшим, но их можно выделять и в самостоятельный отдел (тип) Pyrrophyta царства протистов. Они в основном желто-бурые, но бывают и бесцветными. Клетки их обычно подвижны; клеточная стенка у некоторых видов отсутствует, а иногда бывает весьма причудливой формы. Половое размножение известно лишь у немногих видов. Морской род Gonyaulax - одна из причин "красных приливов": у побережий он бывает настолько обилен, что вода приобретает несвойственный ей цвет. Эта водоросль выделяет токсичные вещества, иногда приводящие к гибели рыбы и моллюсков.

Сейчас принято объединять с золотистыми в отдел (тип) Chrysophyta, но можно считать их и самостоятельным отделом (типом) Xanthophyta царства протистов.

По форме они сходны с зелеными водорослями, но отличаются преобладанием специфических желтых пигментов. Их клеточные стенки иногда состоят из двух входящих одна в другую половинок, причем у нитчатых видов эти створки в продольном сечении Н-образные. Половое размножение известно лишь у немногих форм.

Харовые (лучицы) - многоклеточные водоросли.

Окраска их варьирует от серовато-зеленой до серой. Клеточные стенки часто инкрустированы карбонатом кальция, поэтому отмершие остатки харовых участвуют в образовании отложений мергеля. У этих водорослей есть цилиндрическая, напоминающая стебель главная ось, от которой мутовками отходят боковые отростки, похожие на листья растений. Растут харовые вертикально на мелководье, достигая в высоту 2,5-10 см.

Размножение. Приспосабливаясь к разнообразным внешним условиям, водоросли обеспечили себе повсеместное распространение. Они встречаются повсюду: в морях, океанах, пресноводных водоемах, в снегу и в горячих источниках, в почве, на коре деревьев, на скалах и т. д. Некоторые водоросли существуют в симбиозе с беспозвоночными животными, а также с грибами, образуя лишайники.

Расселяясь по земному шару водоросли образуют различные экологические группировки - сообщества, или ценозы, которые можно объединить в две группы: сообщества водорослей, живущих в воде, и сообщества водорослей, живущих вне воды.

Независимо от характера водоема (река, пруд, море) в его пределах обычно можно выделить микроскопические водоросли, плавающие в толще воды (фитопланктон), а также макро- и микроскопические водоросли, растущие (хотя бы в начале жизни) на дне или на погруженных в воду предметах (камнях, других растениях или животных). Водоросли второй группы образуют фитобентос.

Фитопланктон, а также все водоросли, живущие вне воды: представлены микроскопическими формами из отделов сине-зеленых,зеленых), золотистых и диатомовых водорослей. Общая масса фитопланктона пресных водоемов и морей огромна, хотя в его состав никогда не входят крупные водоросли. Что же касается фитобентоса, то он часто состоит из макроскопических растений, образующих целые подводные «луга» (хара, нителла - в пресных водоемах), «поля» или «леса» (филлофора, ламинария - в морях).

Морской и пресноводный фитобентос различны по составу водорослей.

В пресноводном фитобентосе преобладают зеленые, диатомовые и сине-зеленые водоросли. Морской фитобентос состоит в основном из бурых и красных водорослей, зеленые и особенно сине-зеленые значительно уступают им по видовому разнообразию.

Насколько красив и удивителен подводный мир, настолько же он и загадочен. До сих пор учеными открываются какие-то совершенно новые, необыкновенные виды животных, исследуются невероятные свойства растений, расширяются области их применения.

Растительный мир океанов, морей, рек, озер и болот не столь многообразен, как наземный, однако тоже неповторим и прекрасен. Постараемся разобраться, что же представляют собой эти удивительные каково строение водорослей и значение их в жизни человека и других живых существ.

Систематическое положение в системе органического мира

По общепринятым меркам водоросли считаются группой низших растений. Они входят в состав империи Клеточные и подцарства Низшие растения. На самом деле такое деление основано именно на особенностях строения данных представителей.

Свое название они получили за то, что способны расти и жить под водой. Латинское название - Algae. Отсюда образовано и имя науки, занимающейся подробным изучением этих организмов, их хозяйственным значением и строением, - альгология.

Классификация водорослей

Современные данные позволяют отнести все имеющиеся сведения о разных видах представителей к десяти отделам. В основу разделения положено строение и жизнедеятельность водорослей.

Сине-зеленые одноклеточные, или цианобактерии. Представители: цианеи, дробянки, микроцистисы и прочие.
Диатомовые. К ним относятся пиннулярия, навикула, плевросигма, мелозира, гомфонема, синедра и другие.
Золотистые. Представители: хризодендрон, хромулина, примнезиум и прочие.
Порфировые. К ним относится порфира.
Бурые. цистозейра и другие.
Желто-зеленые. Сюда входят такие классы, как Ксантоподовые, Ксантококковые, Ксантомонадовые.
Красные. Грациллярия, анфельция, багрянки.
Зеленые. Хламидомонада, вольвокс, хлорелла и прочие.
Эвшеновые. К ним относятся самые примитивные представители зеленых.
как основной представитель.

Данная классификация не отражает строение водорослей, а только показывает их способность фотосинтезировать на разной глубине, проявляя пигментацию того или иного цвета. То есть окраска растения и есть признак, по которому его относят к тому или иному отделу.

Водоросли: особенности строения

Главная их отличительная черта - это то, что тело не дифференцировано на части. То есть у водорослей нет, как у высших растений, четкого разделения на побег, состоящий из стебля, листьев и цветка, и корневую систему. Строение тела водорослей представлено талломом, или слоевищем.

Кроме того, корневая система также отсутствует. Вместо нее в наличии специальные полупрозрачные тонкие нитевидные отростки, называемые ризоидами. Они выполняют функцию прикрепления к субстрату, действуя при этом словно присоски.

Сам таллом может быть очень разнообразной формы и окраски. Иногда у некоторых представителей сильно напоминает побег высших растений. Таким образом, строение водорослей весьма специфично для каждого отдела, поэтому в дальнейшем будет рассмотрено подробнее на примерах соответствующих представителей.

Типы талломов

Слоевище - главная отличительная черта любой многоклеточной водоросли. Особенности строения этого органа заключаются в том, что таллом может быть разных типов.

Амебоидный.
Монадный.
Капсальный.
Коккоидный.
Нитчатый, или трихальный.
Сарциноидный.
Ложнотканевый.
Сифоновый.
Псевдопаренхиматозный.

Первые три наиболее характерны для колониальных и одноклеточных форм, остальные для более совершенных, многоклеточных, сложных по организации.

Данная классификация лишь приблизительна, поскольку у каждого типа имеются переходные варианты, и тогда отличить один от другого практически невозможно. Грань дифференцировки стирается.

Клетка водорослей, ее строение

Особенность этих растений заключается изначально в строении их клеток. Оно несколько отлично от такового у высших представителей. Можно обозначить несколько основных моментов, по которым клетки выделяются.

У некоторых особей они содержат специализированные структуры животного происхождения - органеллы передвижения (жгутики).
Иногда встречается стигма.
Оболочки не совсем такие, как у обычной растительной клетки. Зачастую они снабжены дополнительными углеводными или липидными слоями.
Пигменты заключены в специализированный орган - хроматофор.

В остальном строение клетки водорослей подчиняется общим правилам такового у высших растений. Они также имеют:

ядро и хроматин;
хлоропласты, хромопласты и другие пигментсодержащие структуры;
вакуоли с клеточным соком;
клеточную стенку;
митохондрии, лизосомы, рибосомы;
аппарат Гольджи, и прочие элементы.

При этом клеточное строение одноклеточных водорослей соответствует таковому у прокариотических существ. То есть также отсутствуют ядро, хлоропласты, митохондрии и некоторые другие структуры.

Клеточное строение многоклеточных водорослей полностью соответствует таковому у высших наземных растений, за исключением некоторых видовых особенностей.

Отдел Зеленые водоросли: строение

В данный отдел входят следующие виды:

одноклеточные;
многоклеточные;
колониальные.

Всего насчитывается более тринадцати тысяч видов. Главные классы:

Вольвоксовые.
Коньюгаты.
Улотриксовые.
Сифоновые.
Протококковые.

Особенности строения одноклеточных заключаются в том, что снаружи клетка зачастую покрывается дополнительной оболочкой, выполняющей функцию своеобразного скелета, - пелликулой. Это позволяет ей быть защищенной от внешних воздействий, держать определенную форму, а также со временем формировать на поверхности красивые и удивительные узоры из ионов металлов и солей.

Как правило, в строение зеленых водорослей одноклеточного типа обязательно входит какой-либо органоид передвижения, чаще всего жгутик на заднем конце тела. Запасное питательное вещество - крахмал, масло или мука. Основные представители: хлорелла, хламидомонада, вольвокс, хлорококкум, протококкус.

Очень интересны такие представители сифоновых, как каулерпа, кодиум, ацетобулярия. Их таллом - это не нитчатый и не пластинчатый тип, а одна гигантская клетка, выполняющая все основные функции жизнедеятельности.

Многоклеточные могут иметь пластинчатое строение или нитчатое. Если речь идет о пластинчатых формах, то часто они бывают многослойными, а не только однослойными. Зачастую строение водорослей такого вида очень напоминает побеги высших наземных растений. Чем больше ветвится таллом, тем сильнее сходство.

Основные представители - следующие классы:

Улотриксовые - улотрикс, ульва, монострома.
Сцеплянки, или коньюгаты - зигонема, спирогира, мужоция.

Колониальные формы - особые. Строение зеленых водорослей такого типа заключается в тесном взаимодействии между собой большого скопления одноклеточных представителей, объединенных, как правило, слизью во внешней среде. Основными представителями можно считать вольвоксов, протококковых.

Особенности жизнедеятельности

Основные места обитания - это пресные водоемы и моря, океаны. Часто вызывают так называемое цветение воды, заволакивая собой всю ее поверхность. Хлорелла находит широкое применение в скотоводстве, так как очищает и обогащает кислородом воду, а идет на корм скоту.

Одноклеточные зеленые водоросли могут использоваться в космических аппаратах для выработки кислорода в результате фотосинтеза без изменения своей структуры и гибели. По временному отрезку именно данный отдел - самый древний в истории подводных растений.

Отдел Красные водоросли

Другое название отдела - Багрянки. Оно появилось из-за особенного цвета представителей этой группы растений. Все дело в пигментах. Строение красной водоросли в целом удовлетворяет всем основным особенностям строения низших растений. Они также могут быть одноклеточными и многоклеточными, имеют таллом различного типа. Встречаются как крупные, так и крайне малые представители.

Однако их окраска обусловлена некоторыми особенностями - наряду с хлорофиллом эти водоросли имеют ряд других пигментов:

каротиноиды;
фикобилины.

Они маскируют собой главный зеленый пигмент, поэтому цвет растений может варьироваться от желтого до ярко-красного и багряного. Происходит это благодаря поглощению практически всех длин волн видимого света. Основные представители: анфельция, филлофора, грацилярия, порфира и другие.

Значение и образ жизни

Способны обитать в пресных водах, однако большинство - все же морские представители. Строение красной водоросли, а конкретно способность вырабатывать особое вещество агар-агар, позволяет широко использовать ее в быту. Особенно это касается пищевой кондитерской промышленности. Также значительная часть особей используется в медицине и напрямую употребляется людьми в пищу.

Отдел Бурые водоросли: строение

Часто в рамках школьной программы изучения низших растений, разных их отделов учитель просит учеников: "Перечислите особенности строения Ответ будет таким: таллом имеет самое сложное строение из всех известных особей низших растений, внутри слоевища, которое имеет зачастую внушительный размер, располагаются проводящие сосуды; сам таллом имеет многослойное строение, из-за чего напоминает тканевый тип устройства высших наземных растений.

Клетки представителей данных водорослей вырабатывают специальную слизь, поэтому снаружи всегда покрыты своеобразным слоем. Запасными питательными веществами являются:

углевод ламинарит;
масла (жиры разного типа);
спирт маннит.

Вот что нужно говорить, если вас просят: "Перечислите особенности строения бурых водорослей". Их на самом деле много, и они уникальны на фоне других представителей подводных растений.

Использование в хозяйстве и распространение

Бурые водоросли - основной источник органических соединений не только для морских травоядных обитателей, но и для людей, живущих в прибрежной зоне. Употребление их в пищу широко распространено у разных народов мира. Из них изготавливают лекарственные средства, получают муку и минеральные вещества, альгиновые кислоты.

Водоросли (лат. Algae ) - гетерогенная экологическая группа преимущественно фототрофных одноклеточных, колониальных или многоклеточных организмов, обитающих, как правило, в водной среде, в систематическом отношении представляющая собой совокупность многих отделов.

Наука о водорослях называется альгологией.

Общие сведения

Водоросли - группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания; у многоклеточных - отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы; отсутствие ярко выраженной проводящей системы; проживание в водной среде, либо во влажных условиях (в почве, сырых местах и т. п.)

Некоторые водоросли способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной (поверхностью клетки), напр. Жгутиконосцы, так и путём заглатывания через клеточный рот (эвгленовые, динофитовые). Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомеи) до 40 м (макроцистис). Таллом бывает как одноклеточным, так и многоклеточным. Среди многоклеточных водорослей наряду с крупными есть микроскопические (например, спорофит ламинариевых). Среди одноклеточных есть колониальные формы, когда отдельные клетки тесно связаны между собой (соединены через плазмодесмы или погружены в общую слизь).

К водорослям относят различное число (в зависимости от классификации) отделов эукариот, многие из которых не связаны общим происхождением. Также к водорослям относят синезелёные водоросли или цианобактерии, являющиеся прокариотами. Традиционно водоросли причисляются к растениям.

Цитология

Клетки водорослей - вполне типичные для эукариот. Очень похожи на клетки наземных растений (мхов, плаунов, папоротникообразных, голосеменных и цветковых). Основные отличия - на биохимическом уровне (различные фотосинтезирующие и маскирующие пигменты, запасающие вещества, основы клеточной стенки и т. д.) и в цитокинезе (процессе деления клетки).

Фотосинтезирующие (и «маскирующие» их) пигменты находятся хлоропластах. Хлоропласт имеет две (красные, зелёные, харовые водоросли), три (эвглены, динофлагелляты) или четыре (охрофитовые водоросли) мембраны. Хлоропласты у водорослей имеют различную форму (мелкие дисковидные, спиралевидные, чашевидные, звёздчатые и т. д.).

У многих в хлоропласте имеются плотные образования - пиреноиды.

Продукты фотосинтезa сохраняются в форме различных запасных веществ: крахмала, гликогена, других полисахаридов, липидов. Запасание липидов больше свойственно морским формам (особенно планктонным диатомовым, которые за счёт масла держатся на плаву со своим тяжёлым панцирем), а запасание полисахаридов (включая крахмал и гликоген) больше свойственно пресноводным.

Клетки водорослей (за исключением амёбоидного типа) покрыты клеточной стенкой и/или клеточной оболочкой. Стенка находится снаружи мембраны клетки, обычно содержит структурный компонент (например, целлюлозу) и аморфный матрикс (например, пектиновые или агаровые вещества); также в ней могут быть дополнительные слои (например, спорополлениновый слой у хлореллы). Клеточная оболочка представляет собой или внешний кремнийорганический панцирь (у диатомей и некоторых других охрофитовых), или уплотнённый верхний слой цитоплазмы (плазмалемму), в котором могут быть дополнительные структуры, например, пузырьки, пустые или с целлюлозными пластинками (своеобразный панцирь, тека , у динофлагеллятов). Если клеточная оболочка пластичная, клетка может быть способна к так называемому метаболическому движению - скольжению за счёт небольшого изменения формы тела.

Морфологическая организация таллома

У водорослей выделяют несколько основных типов организации таллома:

Амёбоидный (ризоподиальный)

Одноклеточные организмы, лишённые твёрдой клеточной оболочки и вследствие этого, не способные сохранять постоянную форму тела. Благодаря отсутствию клеточной стенки и наличию особых внутриклеточных структур клетка способна к ползающему движению посредством псевдоподий или ризоподий. Для некоторых видов характерно образование многоядерного плазмодия путём слияния нескольких амёбоидных клеток. Амёбоидное строение могут вторично приобретать некоторые монадные формы путём отбрасывания или втягивания жгутиков.

Монадный

Одноклеточные водоросли имеют постоянную форму тела, жгутики, часто стигму, а пресноводные - сократительную вакуоль. Клетки активно двигаются в вегетативном состоянии. Часто встречается объединение нескольких монадных клеток в колонию, окружённую общей слизью, в некоторых случаях даже соединяясь между собой посредством плазмодесм. У высокоорганизованных форм с многоклеточным талломом часто имеются расселительные стадии - зооспоры и гаметы, имеющие монадную структуру.

Коккоидный

Одноклеточные, лишённые каких-либо органоидов передвижения и сохраняющие постоянную форму тела в вегетативном состоянии клетки. Чаще всего имеется утолщённая клеточная стенка или панцирь , могут быть различные выросты, поры и пр. для облегчения парения в толще воды. Многим водорослям с данной структурой свойственно образование колоний. Некоторые диатомеи и десмидиевые способны к активному передвижению путём выделения слизи.

Пальмеллоидный (капсальный)

Постоянное, достаточно крупное, как правило, прикреплённое к субстрату, образование из нескольких коккоидных клеток, погружённых в общую слизистую массу. Клетки непосредственно между собой не объединяются - отсутствуют плазмодесмы. Временную стадию жизненного цикла с аналогичной морфологией называют пальмеллевидным состоянием . В такое состояние могут переходить многие монадные и коккоидные водоросли при наступлении неблагоприятных условий, образующиеся при этом пальмеллевидные образования, как правило, мелкие и не имеют постоянной формы.

Нитчатый (трихальный)

Клетки соединены в нить, простую или разветвлённую. Нити могут свободно плавать в толще воды, прикрепляться к субстрату, либо объединяться в колонию. Вегетативно нитчатые водоросли размножаются обычно распадом нити на отдельные фрагменты. Рост нитей может идти четырьмя путями: диффузным - делятся все клетки нити,интеркалярным - зона роста расположена в середине нити, апикальным - делением конечных клеток, и базальным - делением клеток у основания таллома. Клетки в нити не имеют жгутиков и могут быть связаны между собой плазмодесмами.

Разнонитчатый (гетеротрихальный)

Есть две системы нитей: стелющиеся по субстрату горизонтальные и отходящие от них вертикальные. Горизонтальные нити тесно смыкаются, либо могут сливаться в псевдопаренхиматозную пластинку и выполняют, в основном, опорную функцию и функцию вегетативного размножения, вертикальные нити - преимущественно ассимиляторную функцию. Иногда может наблюдаться редукция, либо чрезмерное развитие тех или иных нитей, приводящее к вторичной утрате или нарушению характерных черт гетеротрихального сроения (при редукции вертикальных нитей, например, таллом может представлять собой простую однослойную пластинку , полностью прикреплённую к субстрату.

Пластинчатый

Многоклеточные талломы в форме пластинок из одного, двух или нескольких слоёв клеток. Возникают при продольном делении клеток, составляющих нить. Число слоёв зависит от характера образования перегородок при делении клеток. Иногда слои могут расходиться, и таллом тогда приобретает трубчатую форму (полый внутри), стенки при этом становятся однослойными.

Сифональный (неклеточный, сифоновый)

Отсутствуют клеточные перегородки, в результате чего таллом, часто крупный и внешне дифференцированный, формально представляет собой одну клетку с большим количеством ядер.

Сифонокладальный

Таллом представлен многоядерными клетками, соединёнными в нитчатые или иной формы многоклеточные талломы (Siphonocladiales).

Харофитный (членисто-мутовчатый)

Свойственна только харовым водорослям. Таллом крупный, многоклеточный, состоит из главного побега с ветвями и отходящими от него, иногда ветвящимися, членистыми боковыми побегами . Боковые побеги отходят от главного в области узлов , часть побега между узлами состоит, как правило, из одной крупной клетки и называется междоузлием .

Сарциноидный

Колонии, представляющие собой группы (пачки или нитеообразные образования), которые возникают в результате деления одной исходной клетки и заключены в растягивающуюся оболочку этой клетки.

Псевдопаренхиматозный (ложнотканевый)

Представлен слоевищами, которые образовались в результате срастания разветвлённых нитей, нередко сопровождаемого морфофункциональной дифференциацией получающихся ложных тканей.

У части сине-зелёных, зелёных и красных водорослей в слоевище откладываются соединения кальция, и оно становится твёрдым. Водоросли лишены корней и поглощают нужные им вещества из воды всей поверхностью. Крупные донные водоросли имеют органы прикрепления - подошву (уплощённое расширение в основании) или ризоиды (разветвлённые выросты). У некоторых водорослей побеги стелются по дну и дают новые слоевища.

Размножение и циклы развития

Размножение водорослей - вегетативное, бесполое и половое. Многие одноклеточные водоросли размножаются путём деления одной материнской клетки. Деление начинается с ядра, а затем разделяются все части клетки: хроматофор, глазок, вакуоли, цитоплазма и пр. Крупные водоросли размножаются вегетативно - частями слоевища или при помощи специальных почек (сфацеляриевые). Некоторые многоклеточные водоросли не имеют полового размножения, у большинства же образуются споры и гаметы либо в обычных клетках (зелёные водоросли, часть красных), либо в особых образованиях - спорангиях и гаметангиях (бурые водоросли); споры и гаметы бывают неподвижными (красные, конъюгаты) или подвижными - со жгутиками. У водорослей наблюдаются все формы полового процесса: изогамия, гетерогамия, оогамия и конъюгация (слияние протопластов двух вегетативных клеток). Образующаяся в результате полового процесса зигота делится сразу или после периода покоя. Одновременно в ней может происходить мейоз. У примитивных водорослей одна и та же особь даёт гаметы или споры в зависимости от внешних условий. У других водорослей функции бесполого и полового размножения выполняют разные особи (спорофиты и гаметофиты); они могут произрастать одновременно в одинаковых условиях (фурцелярия); одновременно, но в разных местообитаниях (бангиевые); в одних и тех же местообитаниях, но в разные сезоны. У ряда водорослей происходит строгое чередование ил (ламинариевые), а гаметофит отмирает, или спора, не отделяясь от спорофита, прорастает в гаметофит, который развивается на спорофите (фукусовые).

Экологические группы водорослей

Систематика

Водоросли - крайне гетерогенная группа организмов, насчитывающая около 100 тысяч (а по некоторым данным до 100 тыс. видов только в составе отдела диатомовых) видов. На основании различий в наборе пигментов, структуре хроматофора, особенностей морфологии и биохимии (состав клеточных оболочек, типы запасных питательных веществ) большинством отечественных систематиков выделяется 11 отделов водорослей :

Водоросли (лат. Phycobionta )

Отдел Сине-зелёные водоросли (лат. Cyano phyta )

Прокариоты. Нет ядра, нет хроматофоры. Наружная клеточная мембрана 4 слойная: 3 обычных, 1 слой содержит муреин (это вещество содержится только у бактерий - цианобактерии). Оболочка имеет слизистые чехлы. Есть ДНК, нет ядерной оболочки и ядрышка. Нет митоза, мейоза – размножение делением клеток пополам. Нет оформленных хромосом, митохондрий, гамет, пищеварительных вакуолей. Осуществляют фотосинтез, в хроматоплазме молекулы хлорофилла. Есть запасные питательные вещества в виде гликогена и биохинина.

Пигменты : фикоциан, фикоэритрин, хлорофилл, эксентафилл – различное соотношение этих пигментов дает разную окраску – оттенки синего.

Класс Chroococcophyceae

Относятся одноклеточные колониальные водоросли (не нитчатые).

Род Gloeocapsa
	При делении каждая клетка вырабатывает свою слизистую оболочку, сохраняя при этом материнскую. Экология: почвы, скалы, пресные воды.
Род Microcystis aeruginosa
	В пресных водоемах. Объёмные сферические или неправильной формы слизистые колонии из шаровидных клеток. Вызывает цветение водоемов.
Род Merismopedia
	Обитает в пресных водоемах. Представлен плоскими в виде табличек колониями из шаровидных клеток.

Класс Н ormogonyophyceae

Нитчатые сине-зеленые водоросли. Размножаются гормогониями, у многих известны споры.

Род Oscielatoria
	Образуют сине-зеленые пленки, покрывающие землю, подводные предметы. Длинные нити сложены из цилиндрических клеток, верхушечные клетки отличаются. Размножается гормогониями, распадаются. Положительный фототаксис. Индикаторы чистоты водоема.
Род Spirulina
		Нити скручены в правильную спираль. Содержат много протеинов (68% от сухой массы), используется в пищу. Содержит витамины А, В1, В2, В3, В6, С. Характерна для загрязненных вод.
Род Anabaena
		Одиночные или собранные в неправильные скопления нити , Размножение гормогониями, многие виды имеют споры. Способны к фиксации атмосферного азота.
Род Nostoc
		Слизистые колонии разных размеров и формы (от микроскопических до размера куриного яйца), состоящие из извитых нитей. Размножаются гормогониями, у многих имеются споры.
Род Gloeotrichia
		3млрд лет – первые фотосинтезирующие организмы, не имеющие ядра. Студенистые колонии. Нити из центра расходятся по радиусам. Размножение гормогониями.Вызывают цветение водоемов, замор рыбы. Переносят перепады температур, УФ-излучение. Усваивают молекулярный азот.

Отдел Зелёные водоросли (лат. Chlorophyta )

Подвижные и неподвижные формы (некоторые становятся подвижными в процессе размножения), характеризуются травянисто-зеленой окраской хлоропластов (Хлорофиллы «а» и «b», лютеин, неоксантин, виолаксантин, зеаксантин). Клетка лишена оболочки – перепласт. Чаще одноядерные, но встречаются многоядерные. Важнейший определяющий признак – хроматофор находится внутри хлоропласта и не связан со жгутиком. Размножение вегетативное, половое (конъюгация, гологамный, изогамный, гетерогамный и оогамный процесс) и бесполое (зооспорами). В качестве запасного питательного вещества в клетках откладывается крахмал. Большинство обитают в пресных водоемах, но есть и морские виды. В основе деления класса на порядки лежит морфологическая дифференцировка таллома.

Класс Chlorophyceae

Включает крупные водоросли со сложной дифференцировкой нитчатого таллома. Половой процесс оогамный, половые органы – оогонии и антеридии – многоклеточного строения.

Порядок Volvocales

Род Chlamidomonas
ВЕГЕТАТИВНАЯ ОСОБЬ ПАЛЬМЕЛЛЕВИДНАЯ СТАДИЯ	Одноклеточные водоросли, обитающие в лужах, канавах и др.мелких пресных водоемах. Имеют положительный фототаксис – глазок, чашевидный хроматофор выделительные пульсирующие вакуоли – для выброса продуктов метаболзма. При массовом развитии вода приобретает зеленую окраску. При пересыхании водоема клетки переходят в пальмеллевидное состояние: теряют жгутики, ослизняется стенка, становятся неподвижными и размножаются. Дочерние клетки тоже ослизняются – получается система вложенных друг в другаслизистых обверток, в которых группами расположены неподвижные клетки. В благоприятных условиях хламидомонады размножаются бесполым путем.
Род Dunaliella
Встречается в соленых озерах. Клетки очень похожи на хламидомонадные: тот же хроматофор,в виде чаши, в утолщенном дне которого находится пиреноид, ярко красный глазок, два жгута, но отличаются тем, что у них нет оболочки, только уплотненный перепласт и нет пульсирующих вакуолей. Способна накапливать витамин А – каротин.
Род Volvox
	Наиболее организованный род. Представлен крупным (до 3 мм в диаметре) шаром, одетым тонким слоем инволюкрума, под которым в один слой по периферии расположены клетки (500 – 60000 шт). Внутренняя полость шара занята слизью. Колониальные, колонии представлены шарами. Клетки вегетативны, имеют жгутики, соединены цитоплазматическими тяжами. Половой процесс наступает осенью – образование женских и мужских (большими группами) половых клеток. Некоторые клетки обладают способностью делиться, образуя дочерние колонии – весной. Половой процесс с выворачиванием наружных клеток. Обитают в чистых водоемах.
Род Gonium
Образует плоские пластинчатые колонии из клеток расположенных в один слой. Колонии состоят обычно из 16 клеток, окруженных слизью. Клетки в колонии расположены таким образом, что все концы несущие жгутики обращены в одну сторону. Обитают в пресных водах.
Род Pandorina
Колонии из 16 клеток угловатой формы. Клетки лежат в общем инволюкруме (в слизистом слое) очень тесно. Подвижные. Фототрофные.

Порядок Chlorococcales

Объединяет коккоидные формы: одноклеточные колониальные, ценобиальные. Клетки имеют подобное строение с вольвоксовыми: в цитоплазме чашевидный хроматофор с пиреноидом , одно ядро, жгутиков нет. Бесполое размножение с помощью зооспор. Половой процесс изо-, гетеро- и оогамный.

Род Chlorococcum
	Встречается в пресных водоемах,коре деревьев, на почве. Входит в состав многих лишайников. Представлен шаровидными, микроскопическими клетками, одетыми целлюлозной оболочкой. Одноядерные и многоядерные, содержат чашевидный хроматофор с одним или несколькими пиреноидами. Зооспоры вытянутые, двужгутиковые, образуются в количестве от 8 до 32. Известен и половой процесс – слияние двужгутиковых изогамет. Крупнее хлореллы.
Род Chlorella
	Ширко распространена в пресных водоемах, на сырой земле, коре деревьев. Шаровидные клетки одетые гладкой оболочкой, содержат чашевидный хроматофор, одно ядро. При бесполом делении клетка распадается на2, 4, 8, 16, 32 автоспоры. Подвижных стадий нет. Высокобелковый и высокожировой продукт. Содержит витамины А, В1,В2, В6, С. Является генетическим, токсикологическим и космическим тест-объектом.
Род Scenedesmus
	Эллипсоидальные веретеновидные клетки соединены боками в простые или двойные ряды. Как правило ценобии четырехклеточные, краевые клетки несут выросты стенки – шипы. При размножении в каждой клетке – 4 автосоры, которые внутри материнской клеки уже слагаются в колонию. Эта колония растет только за счет роста самих клеток.
Род Ankstrodesmus
	Наряду с одиночно живущими клетками у них в результате неполного расхождения автоспор нередко возникают скопления клеток (колоний) из неопределенного числа клеток. Веретеновидные клетки.
Род Hydrodictyon
	«Водяная сеточка». Макроскопическая (30 см) ценобиальная водоросль. Цилиндрические клетки соединяются концами большей частью по три, образуя сеть. Соединение происходит в месте расположения микротрубочек. Молодые сеточки растут только благодаря росту слагающих их клеток, число ядер в них увеличивается.

Порядок Ulothrichales

Зеленые водоросли, имеющие таллом в виде неразветвленной нити, сложенной из одноядерных клеток. Реже таллом пластинчатый или трубчатый. Размножение весной, зооспорами. Лето – осень – гаметами (гаплофазный цикл развития).

Порядок Chaetophorales

Нитчатый, ветвящийся таллом. Хроматофор рассеченный. Ветви заканчиваются волоском.

Род Draparnaldia
	Показатель чистых вод. Таллом прикрепляется с помощью ризоидов на нижних клетках. Репродуктивные клетки – зооспоры и гаметы, образуются в ассимиляторах. Общий габитус таллома может сильно изменяться в зависимости от условий среды.
Род Pleurococcus
	Нити, состоящие из овальных клеток. Обитают на деревьях, образуя зеленоватый налет на нижней части стволов. Единственный способ размножения – вегетативное деление клеток.

Порядок Siphonocladiales

Род Cladophora

Самя распространенная водоросль. Прибрежная зона морей, озер, водохранилищ. Развивается в массе, может вызывать нарушение экологического равновесия водоема. Дышит кислородом. Живет в теплых водах и холодных водах Севера. Ветвящаяся нитчатая водоросль. Клетки удлиненные, хроматофор пластинчатый с перфорацией. Половой процесс – изогамия, вегетативной размножение, бесполый процесс. У морских видов смена поколений.

Порядок Oedogoniales

Порядок Siphonales

Класс Conjugatophyceae

Род Spirogyra
		Невевящиеся нити. Выделяет слизь. Образует тину. Ядро в клетках висит на тяжах. Хроматофор спиральный. Процесс размножения половой. Весна – лето - конъюгация. Распространены широко. Любая клетка нити способна к росту и делению.
Род Mougeotia
		Хроматофор в виде плоской осевой пластинки с несколькими пиреноидами обращен к свету. Может поворачиваться на 90 ͦ (за 30 мин).
Род Cosmarium
	Одноклеточные десмидиевые водоросли. Клетки с глубокой перетяжкой. Полуклетки могут быть разнообразной формы: полукруглые, многоугольные, пирамидальные. Размножение вегетативное в кислой среде.

Отдел Харовые водоросли (лат. Charophyta )

Это макроскопические водоросли , внешне сходные с некоторыми высшими растениями (хвощ , роголистник ). Высота их таллома составляет обычно 20-30 см, но может достигать и 1-2 м, боковые ветви ограниченного роста, расположены мутовками на многоклеточных узлах. Междоузлия состоят из одной длинной клетки, которая может обрастать корой из узких клеток. Оболочки клеток иногда обызвестленные. Хлоропласты зелёные, содержат хлорофиллы a и b , из дополнительных пигментов - ликопин . Запасное вещество - крахмал .

Отдел Эвгленовые водоросли (лат. Euglenophyta )

У эвгленовых форма тела варьирует от веретеновидной, овальной до плосколистовидной и игловидной. Передний конец тела более или менее закруглён, задний может быть вытянутым и заканчиваться заострённым отростком. Клетки могут быть спирально скручены. Длина клеток от 5 до 500 мкм и более

Отдел Золотистые водоросли (лат. Chrysophyta )

Золотистые водоросли (лат. Chrysophyta ) - включают в себя преимущественно микроскопические водоросли различных оттенков жёлтого цвета. Золотистые водоросли бывают одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Различия в морфологической организации таллома положены в основу деления хризофит на классы: амебоидные формы объёдинены в класс хризоподовых ; коккоидные - хризосферовых ; пальмеллоидные - хризокапсовых ; монадные - хризомонадовых ; нитчатые, разнонитчатые и пластинчатые - в класс хризотриховых . Известно около 800 видов.

Отдел Жёлто-зелёные водоросли (лат. Xanthophyta )

Жёлто-зелёные водоросли (лат. Xanthophyceae , или Xanthophyta ), или Разножгутиковые водоросли (лат. Heterocontae ), или Трибофициевые (лат. Tribophyceae ) - класс низших растений , включающий в себя водоросли, хлоропласты которых окрашены в жёлто-зелёный или жёлтый цвет. Представители - одноклеточные, колониальные и многоклеточные, преимущественно пресноводные организмы. Аналогично золотистым водорослям , в основу деления жёлто-зелёных на классы положено разнообразие морфологической организации таллома . Класс назван по типовому роду Tribonema (от греч. tribon - опытный, искусный, nema - нить).

Отдел Диатомовые водоросли (лат. Bacillariophyta )

Диатомовые водоросли , или диатомеи (лат . Bacillariophyta ) - группа хромистов , традиционно рассматриваемая в составе водорослей , отличающаяся наличием у клеток своеобразного «панциря». Панцирь состоит из двух половинок - эпитеки игипотеки , причём эпитека больше, и её края заходят на края гипотеки. В результате деления клетки дочерние получают по одной половинке панциря и достраивают к ней меньшую. Очевидно, что из-за этого популяция постепенно мельчает и после нескольких делений клетки образуют ауксоспоры , не имеющие панциря. Ауксоспоры растут в объёме и впоследствии дают начало новому крупному поколению.

Отдел Динофитовые водоросли (лат. Dinophyta )

Динофлагелля́ты (лат. Dinophyceae ) - тип протистов из группы альвеолят (Alveolata ). Большинство представителей - двусторонне-симметричные или асимметричные жгутиконосцы с развитым внутриклеточным панцирем. Значительную часть динофлагеллят характеризует способность к фотосинтезу , в связи с чем группу также называют динофитовыми водорослями (лат. Dinophyta ). Некоторые представители (например, ночесветки ) способны к люминесценции . Всего описано 5-6 тысяч видов.

Высокое хозяйственное значение имеют представители, массовые вспышки численности которых приводят к возникновению «красных приливов ». К динофлагеллятам также относятся зооксантеллы - внутриклеточные симбионты многих коралловых полипов и некоторых двустворчатых моллюсков .

Отдел Криптофитовые водоросли (лат. Cryptophyta )

Криптофитовые водоросли , Криптомонады , или Криптофиты (лат. Cryptophyta ) - тип хромистов , включающий класс Cryptophyceae и два порядка - Cryptomonadales и Goniomonadales .

Криптофиты - небольшая, но экологически и эволюционно очень важная группа организмов, обитающих в морских и континентальных водах. Почти все они - одноклеточные подвижные жгутиконосцы, некоторые представители способны формировать пальмеллоидную стадию. Только один род Bjornbergiella (выделен из почв Гавайских островов ) способен к образованию простых нитчатых талломов (положение этого рода до конца не выяснено, и в ряде систем его не относят к криптофитам), оспаривается и существование колониальных форм.

Отдел Бурые водоросли (лат. Phaeophyta )

Бурые водоросли (лат. Phaeophyceae ) - отдел автотрофных хромистов . В жизненном цикле всех представителей присутствуют многоклеточные стадии. Преимущественно морские формы, лишь восемь видов перешли к существованию в пресных водоёмах. Бурые водоросли включают 1500 видов , которые объединены в 265 родов, из которых достаточно изестны Ламинария (Laminaria ), Саргасс (Sargassum ), Цистозейра (Cystoseira ). Бурые водоросли в хроматофорах содержат бурый пигмент фукоксантин (C 40 H 56 O 6). Этот пигмент маскирует остальные пигменты. В отличие от других водорослей, для бурых водорослей характерны многоклеточные волоски с базальной зоной роста. Hекоторые бурые водоросли употребляются в пищу

Отдел Красные водоросли (лат. Rhodophyta )

Красные водоросли (лат. Rhodophyta ) - обитатели прежде всего морских водоемов, пресноводных представителей известно немного. Обычно это довольно крупные растения, но встречаются и микроскопические. Среди красных водорослей имеются одноклеточные (крайне редко), нитчатые и псевдопаренхимные формы , истинно паренхимные формы отсутствуют. Ископаемые остатки свидетельствуют, что это очень древняя группа растений

Роль в природе и жизни человека

Роль в биогеоценозах

Водоросли - главные производители органических веществ в водной среде. Около 80 % всех органических веществ, ежегодно создающихся на земле, приходится на долю водорослей и других водных растений. Водоросли прямо или косвенно служат источником пищи для всех водных животных. Известны горные породы (диатомиты, горючие сланцы, часть известняков), возникшие в результате жизнедеятельности водорослей в прошлые геологические эпохи. Кстати, именно по диатомовым водорослям определяется возраст этих пород.

Пищевое применение

Некоторые, в основном морские, употребляются в пищу (морская капуста , порфира , ульва ). В приморских районах водоросли идут на корм скоту и удобрение . В ряде стран водоросли культивируют для получения большого количества биомассы, идущей на корм скоту и используемой в пищевой промышленности.

Съедобные водоросли - богаты минеральными веществами, особенно йодом , продукт - используется в восточноазиатских кухнях. Одно из самых популярных блюд с водорослями - суши .

Водоочистка

Многие водоросли - важный компонент процесса биологической очистки сточных вод.

Бурное развитие нитчатых и планктонных водорослей (цветение воды ) может создавать проблемы в работе очистных сооружений систем водоснабжения.

В морской аквариумистике водоросли используют в системах биологической фильтрации . Применяются водорослевые танки («водорослевики») и скрубберы. Выращиваются либо специально посаженные макроводоросли (обычно из родов Хетоморфа и Каулерпа ), либо используется естественное водорослевое обрастание. Интенсивное освещение обеспечивает быстрый рост водорослей и активное поглощение ими загрязнителей. Периодически масса разросшихся водорослей удаляется из фильтра.

В фармацевтической промышленности

Из водорослей получают: студне- и слизеобразующие вещества - агар-агар (анфельция , гелидиум ), агароиды (филлофора , грацилярия ), карраген (хондрус , гигартина ,фурцелярия ), альгинаты (ламинариевые и фукусовые), кормовую муку, содержащую микроэлементы и иод.

Водоросли участвуют в образовании некоторых типов лечебных грязей .

Химическая промышленность

Человек использует морские водоросли в химической промышленности . Из них получают калийные соли , целлюлозу , спирт , уксусную кислоту .

Биотопливо

Из-за высокой скорости размножения водоросли нашли применение для получения биомассы на топливо.

В исследовательских работах

Водоросли широко применяют в экспериментальных исследованиях для решения проблем фотосинтеза и выяснения роли ядра и других компонентов клетки.

Биотестирование

Водоросли являются одним из наиболее широко применяемых биообъектов при биотестировании химических веществ и образцов природных и загрязненных вод.

Экодом

Предпринимаются попытки использовать некоторые быстро размножающиеся и неприхотливые водоросли (например, хлореллу , которая быстро и в большом количестве синтезирует белки , жиры , углеводы , витамины и способна усваивать примерно 10 - 12% солнечной энергии, синтезируя органическое вещество (для сравнения - высшие растения способны усваивать только 1 - 2% солнечной радиации) для создания круговорота веществ в обитаемых отсеках космического корабля.

Систематика водорослей

Зелёные водоросли - одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы, разнообразного строения, зелёного цвета. Продукт ассимиляции - крахмал, мука, масло. Имеются как подвижные формы со жгутиками на переднем конце клеток, так и неподвижные, прикреплённые или пассивно плавающие. Размножение вегетативное, бесполое и половое. У ряда форм имеется чередование бесполого и полового размножения. Зооспоры и гаметы с 2 или 4 жгутиками, расположенными на переднем конце. Пресноводные и морские водоросли.

К отделу пирофитовых относятся весьма своеобразные, одноклеточные водоросли. Они представляют собой неоднородную группу. У громадного большинства представителей этого отдела в строении клеток отчётливо выражены спинная, брюшная и боковые стороны. Особо следует сказать о хлоропластах. По разнообразию их окраски пирофитовым принадлежит первое место среди водорослей. Обычно хлоропласты окрашены в оливковый, бурый или коричневый цвет. Громадное большинство пирофитовых водорослей характеризуется жгутиками. Продуктом ассимиляции является крахмал или масло, изредка лейкозин и валютин. Размножение в основном вегетативное. Реже наблюдается бесполое размножение. Половой процесс достоверно неизвестен. Пирофитовые водоросли широко распространены в водоёмах и обитают в пресных и солоноватых водах, как и в морях.

К отделу золотистых относятся водоросли, преимущественно микроскопические, хлоропласты которых окрашены в золотисто-жёлтый цвет. В зависимости от пигментов окраска водорослей может приобрести различные оттенки: от чисто-золотисто-жёлтой до зеленовато-жёлтой и золотисто - бурой. В процесс фотосинтеза в клетках золотистых водорослей вместо крахмала вырабатывается особый углевод - лейкоцин. Живут преимущественно в чистых пресных водах. Небольшое число их обитают в морях и солёных озёрах. Золотистые водоросли бывают одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Многие виды снабжены жгутиками. Размножаются золотистые водоросли простым делением клетки. Наблюдается также бесполое размножение.

Диатомовые водоросли - это совершенно особая группа одноклеточных организмов, одиночно живущих или объединенных в колонии различного типа: цепочки, нити, ленты, звёздочки. Окраска хлоропластов у диатомовых водорослей имеет различные оттенки жёлто - бурого цвета в зависимости от набора пигментов. В процессе фотосинтеза у диатомовых водорослей образуется масло в виде капелек различной величины. Чаще всего диатомовые размножаются вегетативным делением клетки на две половины. Большинство диатомовых водорослей передвигаются по субстрату толчками вперёд, назад и слегка в сторону. Диатомовые водоросли живут повсюду. Водная среда - основное и первичное их место обитания.

К отделу жёлто-зелёных водорослей относятся водоросли, хлоропласты которых окрашены в светло- или тёмно - жёлтый цвет, очень редко зелёный и лишь иногда голубой. Окраска эта определяется наличием в хлоропластах основного элемента - хлорофилла. Кроме того, у них в клетках отсутствует крахмал, а в качестве основного продукта ассимиляции накапливаются капли масла и лишь у некоторых глыбки лейкоцина и валюцина. Встречаются они главным образом в чистых пресноводных водоёмах, реже в солоноватых водах и морях. Отличительной особенностью жёлто - зелёных водорослей является наличие жгутиков. Именно этот признак в своё время послужил основанием для того, чтобы назвать эту группу водорослей разножгутиковыми. Помимо различий в длине, жгутики здесь различаются и морфологически: главный жгут состоит из оси и перисто расположенных на ней мерцательных волосков, боковой жгут бичевидный. Размножаются жёлто - зелёные водоросли простым делением клетки или распадом колоний и многоклеточных талломов на отдельные части. Наблюдается также бесполое размножение. Половой процесс известен лишь у немногих видов.

Эвиленовые водоросли - обычные обитатели небольших пресных стоячих водоёмов. Форма тела эвиленовых водорослей хорошо приспособлена к движению в воде. Движение эвиленовых водорослей совершается с помощью жгута. Процесс размножения у эвиленовых водорослей наблюдается обычно вечером или рано утром. Заключается он в делении особи надвое.

Хоровые водоросли - представляют собой совершенно своеобразные крупные растения, резко отличающиеся от всех остальных водорослей. Они широко распространены в пресноводных прудах и озёрах, особенно с жёсткой известковой водой. Набор ассимиляционных пигментов сходен с таковым у зелёных водорослей. При размножении этих клеток их ядра делятся метотически. Количество выявляющихся при этом хромосом у разных видов различное, от 6 до 70.

Сине - зелёные водоросли - старейшая группа организмов. Сине - зелёные водоросли встречаются во всевозможных и почти невероятных для существования местах обитания, на всех континентах и во всевозможных водоёмах Земли Окраска их варьируется от чисто-сине-зелёной до фиолетовой или красноватой, иногда до пурпурной или коричневато-красной. Самым обычным типом размножения у сине-зелёных водорослей является деление клеток надвое. Сине-зелёные водоросли размножаются и другими способом - образованием спор. Известно, что большинство сине-зелёных водорослей способно синтезировать все вещества своей клетки за счёт энергии света. Отдел сине-зелёных водорослей считают старейшей группой автотрофных растений на Земле (примитивное строение клетки, отсутствие полового размножения, жгутиковых стадий). По цитологии сине-зелёные водоросли сходны с бактериями.

Бурые водоросли - многоклеточные организмы сложного строения, бурого и синевато-бурого цвета. Продукт ассимиляции - полисахариды, масло. Бурые водоросли - неподвижные, прикреплённые формы. Размножение вегетативное, бесполое и половое, с чередованием гаметофита и спорофита. При половом размножении развиваются изогаметы, гетерогаметы или антерозоиды с яйцеклетками. Зооспоры и гаметы снабжены двумя жгутиками, расположенными с боков, неравной длинны и направленными в разные стороны. Бурые водоросли живут в основном в море, за исключением нескольких пресноводных видов.

Красные водоросли - многоклеточные, очень редко одноклеточные, сложного строения, красного или голубоватого цвета. У громадного большинства красных водорослей зигота не сразу прорастает в новое растение, а проходит очень сложный путь развития, прежде чем из неё образуются новые споры, прорастающие уже в новые растения. Споры собранны в компактные группы, носящие название цистокарпа, последний часто имеет специальную оболочку. Цистокарп всегда тесно связан с тем растением, на котором происходило оплодотворение яйцеклетки и дальнейшее развитие зиготы (Заварзин, 2004).

Распространённость водорослей в водоёмах

В воде и на суше, в снегах, льдах и горячих источниках, по всему земному шару - от просторов Северного Ледовитого океана и его островов, до тропиков, и от тропиков до снегов и скал Антарктиды, от морских глубин до высоких гор - всюду мы находим водоросли. Их микроскопические размеры способствуют переносу на большие расстояния. Водные течения разносят их по морям и океанам. Такую же роль выполняют рыбы, особенно проходные. Выброшенные из воды на берег и высохшие, подхваченные с илом и пылью с поверхности скал и почвы ветром и птицами - водоросли переносятся на большие расстояния. Пути и способы распространения водорослей исключительно многообразны и полностью обеспечивают их повсеместное разнесение.

Наиболее общим выражением их является распределение водорослей по широтным зонам: в тёплых тропических морях, где условия более благоприятны, мы находим и большее количество видов; в холодных арктических морях флора водорослей по видовому составу значительно беднее.

Распространённые по всему земному шару, водоросли, несомненно должны играть значительную роль в жизни природы. На первый взгляд водоросли малозаметны и роль их кажется незначительной, и только в исключительных случаях, как, например, в густых зарослях морских макрофитов или при "цветении" воды, вызываемом планктонными водорослями, они поражают своим изобилием. Произведённые подсчёты показывают, что в масштабе всей Земли роль водорослей в общем балансе живого вещества оказывается поистине огромной.

Основное значение водорослей в жизни природы вытекает из их физиологических особенностей как зелёных растений: подобно высшим зелёным растениям на суше, водоросли в воде являются основным созидателем органического вещества. Таким образом, можно сказать, что весь остальной мир современных живых существ воды в той или иной мере обязан своим существованием водорослям, так как водоросли, благодаря содержанию в них хлорофилла, способны созидать органические вещества своего тела из неорганических веществ окружающей их воды. Следовательно они являются в воде производителями той первопищи, которой в дальнейшем пользуются все остальные лишённые хлорофилла водные организмы.

Огромное значение имеет также то обстоятельство, что водоросли в процессе фотосинтеза выделяют свободный кислород, необходимый для дыхания водных организмов, как животных, так и растительных (Голлербах, 1977).