• Положение водных фототрофных организмов в современной

• Положение водных фототрофных
организмов в современной
таксономической системе
• Особенности среды обитания водных
фототрофных организмов
• Экологические группировки водных
фототрофных организмов
• Планетарная роль водных фототрофных
организмов
• Использование водных фототрофных
организмов
Лектор - д.б.н., в.н.с. А.Н. Камнев
ассистент – И.В.Стуколова
Лекции 9-10
• Положение водных водных
фототрофных организмов в
современной таксономической системе
• Особенности среды обитания водных
фототрофных организмов
• Экологические группировки водных
фототрофных организмов
(Дьяков, 2000)
(Дьяков, 2000)
Формы строения
тела у
представителей
различных
порядков
синезеленых
водорослей
(Вассер и др., 1989)
14 - Mucor
(Дьяков, 2000)
(Дьяков, 2000)
1 – Chlorarachniophyta
2 – Glaucocystophyta
3 – Красные водоросли
4 – Chlorophyta
5 – Charophyta
6 – Наземные растения
7 – Apiocomplexa
8 – Dinophyta
9 – Бурые водоросли
10 – Диатомеи
11 – Pelagophyta
12 – Haptophyta
13 – Cryptophyta
14 – Euglenophyta
(Белякова и др., 2006)
Современная таксономическая система
низших фототрофных организмов
(по Беляковой и др., 2006)
ПРОКАРИОТЫ
Отдел синезеленые водоросли (цианобактерии, хлороксибактерии, цианофиты) – Cyanophyta
(Cyanobacteria)
Порядок хроококковые (субсекция I) – Chroococcales (Subsection I)
Порядок плеврокапсовые (субсекция II) – Pleurocapsales (Subsection II)
Порядок осциллаториевые (субсекция III) – Oscillatoriales (Subsection III)
Порядок ностоковые (субсекция IV) – Nostocales (Subsection IV)
Порядок стигонемовые (субсекция V) – Stigonematales (Subsection V)
(Примеры: Synechococcus aeruginosus, Dactylococcopsis rhaphidioides, Merismopedia
glauca, Microcystis
aeruginosa, Gloeocapsa turgida, Gomphosphaeria aponina, Chamaesiphon curvatus, Stigonema ocellatum, Nostoc
pruniforme, Anabaena hassalii, Aphanizomenon flos-aquae, Tolypothrix tenuis, Galothrix gypsophila, Oscillatoria
chalybea, Lyngbya confervoides)
ЭУКАРИОТЫ
Царство эвгленобионты – Euglenobiontes
Отдел эвгленовые водоросли – Euglenophyta
(Euglenophycota, Euglenophycinees, Euglenozoa)
Порядок гетеронемовые – Heteronematales
Порядок эвтрепциевые – Eutreptiales
Порядок эвгленовые – Euglenales
(Примеры: Trachelomonas bituricensis; Strombomonas ensifera; Euglena sanguinea; Phacus longicauda; Euglena
hrenbergii)
ИМПЕРИЯ РИЗАРИА – RHIZARIA
Царство церкозоа – Cercozoa
Отдел хлорарахниофитовые водоросли (хлорарахниофиты) – Chlorarachniophyta
(Примеры: Chloracharnion reptans, Gymnochlora stellata, Lotharella globosa)
ИМПЕРИЯ ХРОМАЛЬВЕОЛЯТЫ -- CHROMALVEOLATA
Отдел криптофитовые водоросли (криптофиты, криптомонады) – Cryptophyta
(Примеры: Rhodomonas tenuis, Chroomonas соеrulea, Cyanomonas americana, Crypto-chrysis commutata,
Cryptomonas curvata, Cryptomonas platynris, Cyanophora paradoxa, Cyanophora tetraeyana, Chibmonas paramaecium)
Отдел примнезиофитовые водоросли (примнезиофиты, гаптофиты, гаптофитовые водоросли) –
Prymnesiophyta (Haptophyta)
Класс павловофициевые – Pavlovophyceae
Класс примнезиофициевые – Prymnesiophyceae
Порядок феоцистовые – Phaeocystales
Порядок примнезиевые – Prymnesiales
Порядок изохризидовые – Isochrysidales
Порядок кокколитовые (кокколитофориды) – Coccolithales (Coccolithophorales)
(Примеры: Hymenomonas sp., Gephyrocapsa oceanica, Umbellosphaera irregularis, Syracosphaera pulchra,
Emiliania huxleyi)
Царство страминопилы – Straminopila
Отдел охрофитовые водоросли (охрофиты) – Ochrophyta
Класс эвстигматофициевые (эвстигмовые) водоросли – Eustigmatophyceae
Класс золотистые водоросли (в узком смысле) – Chrysophyceae (s. str.)
Порядок охромонадовые – Ochromonadales
Порядок хромулиновые – Chromulinales
Порядок гиббердиевые – Hibberdiales
Порядок гидрурусовые – Hydrurales
(Примеры: Synura sp., Anthophysis sp., Mallomonas sp., Dinobryon divergens, Chromulina sp., Chrysocapsa sp.)
Класс синурофициевые (синуровые) водоросли – Synurophyceae
Класс пелагофициевые водоросли – Pelagophyceae
Класс пединеллофициевые водоросли – Pedinellophyceae
Класс диктиохофициевые водоросли (силикофлагеллаты) - Dictyochophyceae (s.str.)
Класс болидофициевые водоросли – Bolidophyceae
Класс пингвофициевые водоросли – Pinguiophyceae
Класс феотамниофициевые водоросли – Phaeothamniophyceae
Класс диатомовые (бациллариофициевые) водоросли – Diatomophyceae
(Bacillariophyceae)
Порядки, традиционно относимые к центрическим диатомеям
Порядок талассиозировые – Thalassiosirales
Порядок косцинодисковые – Coscinodiscales
Порядок мелозировые – Melosirales
Порядок хетоцеротовые – Chaetocerotales
Порядки, традиционно относимые к пеннатным диатомеям
Порядок фрагилариевые – Fragilariales
Порядок табелляриевые – Tabellariales
Порядок ахнантовые – Achnanthales
Порядок цимбелловые - Cymbellales
Порядок навикуловые – Naviculales
Порядок бацилляриевые – Bacillariales
Порядок сурирелловые – Surirellales
(Примеры: Pleurosima sp., Biddulphia aurita, Melosira moniliformis, Hyalodiscus scoticus,
Navicula sp., Amphiprora sp., Chaetoceros subtilis var. Abnormis, Licmophora sp., Bacillaria paradoxa, Entomoneis
ornate, Cocconeis placentula, Amphora ovalis, Gomphonema acuminatum, Asterionella formosa)
Класс рафидофициевые водоросли (хлоромонады) – Raphidophyceae
(Chloromonadophyceae)
Класс трибофициевые (желтозеленые) водоросли – Tribophyceae
(Xanthophyccae)
Порядок хлорамѐбовые – Chloramoebales
Порядок ризохлоридовые – Rhizochloridales
Порядок гетероглеевые – Heterogloeales
Порядок мисхококковые – Mischococcales
Порядок трибонемовые – Tribonematales
Порядок ботридиевые – Botrydiales
Порядок вошериевые – Vaucheriales
(Примеры: Heterothrix, Tribonema, Микротамнион, Харациопсис )
Класс фукофициевые (бурые) водоросли – Fucophyceae (Phaeophyceae)
Порядок сфацеляриевые – Sphacelariales
Порядок диктиотовые – Dictyotales
Порядок десмарестиевые – Desmarestiales
Порядок фукусовые – Fucales
Порядок ламинариевые – Laminariales
Порядок эктокарповые (в широком смысле) – Ectocarpales (s.1.)
(Примеры: Laminaria, Fucus, Pelvetia, Sargassum, Ascophyllum, Postelsia, Macrocystis, Analipus, Cystoseira)
Царство альвеолобионты – Alveolates
Отдел динофитовые водоросли (динофиты, динофлагеллаты, перидинеи) – Dinophyta
Класс синдиниофициевые – Syndiniophyceae
Порядок синдиниевые – Syndiniales
Класс динофициевые – Dynophyceae
Порядок пророцентровые – Prorocentrales
Порядок динофизидиевые – Dinophysidiales
Порядок гониаулаксовые – Gonyaulacales
Порядок перидиниевые – Peridiniales
Порядок гимнодиниевые – Gymnodiniales
Класс бластодиниефициевые – Blastodiniphyceae
Порядок бластодиниевые – Blastodiniales
Класс ноктилукофициевые – Noctiluciphyceae
(Примеры: Peridinium, Ceratium, Dinophysis, Gymnodinium, Диссодиниум, Перидинелла, Пророцентрум,
Ночесветка)
ИМПЕРИЯ РАСТЕНИЯ – PLANTAE
Отдел глаукоцистофиты (глаукофиты) – Glaucocystophyta (Glaucophyta)
(Примеры: Paulinella, Cyanophora, Glaucocystis)
Отдел красные водоросли, или багрянки (в широком смысле), – Rhodophyta (s.1.)
Класс цианидиофициевые водоросли – Cyanidiophyceae
Порядок цианидиевые – Cyanidiales
Класс роделлофициевые водоросли – Rhodellophyceae
Порядок порфиридиевые (в узком смысле) – Porphyridiales (s. str.)
Класс компсопогонофициевые водоросли – Compsopogonophyceae
Порядок родохетовые – Rhodochaetales
Порядок эритропелтиевые – Erythropeltidales
Порядок компсопогоновые – Compsopogonales
Класс бангиофициевые водоросли – Bangiophyceae
Класс родимениофициевые (флоридеи) водоросли – Rhodymeniophyceae
(Florideophyceae)
Подкласс гильденбрандиевые – Hildenbrandiophycidae
Порядок гильденбрандиевые – Hildenbrandiales
Подкласс немалиофицидовые – Nemaliophycidae
Порядок кораллиновые – Corallinales
Порядок батрахоспермовые – Batrachospermales
Порядок тореевые – Thoreales
Порядок немалиевые – Nemaliales
Порядок акрохетиевые – Acrochaetiales
Порядок пальмариевые – Palmariales
Подкласс анфельциевые – Ahnfeltiophycidae
Порядок анфельциевые – Ahnfeltiales
Подкласс родимениофицидовые – Rhodymeniophycidae
Порядок гелидиевые – Gelidiales
Порядок боннемезониевые – Bonnemaisoniales
Порядок грациляриевые – Gracilariales
Порядок гигартиновые – Gigartinales
Порядок родимениевые – Rhodymeniales
Порядок плокамиевые – Plocamiales
Порядок церамиевые – Ceramiales
(Примеры: Chondrus, Endocladia, Porphyra, Gelidium, Palmaria,Gigartina, Phyllophora, Corallina)
Царство зеленые растения – Viridiplantae
Зеленые водоросли (в широком смысле)
Отдел зеленые водоросли – Chlorophyta (s. str.)
Класс празинофициевые (микромонадофициевые) водоросли – Prasinophyceae
(Micromonadophyceae)
Порядок пирамимонадовые – Pyramimonadales
Порядок хлородендровые – Chlorodendrales
Класс ульвофициевые водоросли – Ulvophyceae
Порядок улотриксовые (кодиоловые) – Ulotrichales (Codiolales)
Порядок ульвовые – Ulvales
Порядок трентеполиевые – Trentepohliales
Порядок кладофоровые (сифонокладовые) – Cladophorales (Siphonocladales)
Порядок дазикладиевые – Dasycladales
Порядок каулерповые (сифоновые, бриопсидовые) – Caulerpales (Siphonales, Bryopsidales)
Класс требуксиофициевые (требуксиевые) водоросли – Trebouxiophyceae
Порядок хлорелловые – Chlorellales
Порядок требуксиевые – Trebouxiales
Порядок микротамниевые – Microthamniales
Порядок празиоловые – Prasiolales
Класс хлорофициевые, или зеленые водоросли, – Chlorophyceae
Порядок хетопелтиевые – Chaetopeltidales
Порядок сфероплеевые – Sphaeropleales
Порядок хламидомонадовыe (в широком смысле) – Chlamydomanadales(s.1.)
Порядок хетофоровые – Chaetophorales
Порядок эдогониевые – Oedogoniales
(Примеры: Хламидомонада, Хлорелла, Микрастериас, Сценедесмус, Вольвокс, Спирогира, Улотрикс, Ульва,
Каулерпа, Кладофора, Ацетабулярия, Ооцистис )
Отдел харофитовые (харофиты) – Charophyta
Класс мезостигмофициевые водоросли – Mesostigmatophyceae
Класс хлорокибофициевые водоросли – Chlorokybophyceae
Класс клебсормидиофициевые водоросли – Klebsormidiophyceae
Класс зигнемофициевые (конъюгаты) водоросли – Zygnematophyceae
Порядок зигнемовые – Zygnematales
Порядок десмидиевые – Desmidiales
Класс колеохетофициевые водоросли – Coleochaetophyceae
Класс харофициевые водоросли – Charophyceae
(Примеры: Chara, Nitella)
Экологические группы высших водных растений
(1 – гелофиты, 2 – укорененные плейстофиты, 3 – укорененные гидатофиты,
4 – неукорененные плейстофиты, 5 – неукорененные гидатофиты)
(Лукина, Смирнова, 1988)
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПРИБРЕЖНО-ВОДНЬlХ РАСТЕНИЙ
СРЕДНЕЙ ПОЛОСЫ РОССИИ
(по К. А. Кокину, 1982)
Мохообразные (Bryophyta)
Печеночные мхи (Hepaticae)
Семейство риччиевые (Ricciaceae)
Риччиокарп плавающий (Ricciocarpus natans (L.) Corda.)
Риччия плывущая (Riccia fluitans L.)
Семейство марзупелловые (Marsupellaceae)
Марзупелла водная (Marsupella aquatica (Lindenb.) Schiffr.)
Листостебельные мхи (Musci)
Семейство сфагновые (Sphаgnaceae)
Около 30 видов. Собственно водные: Sph. cuspidatum Ehrh., Sph. obtusum Warnst., Sph. riparium
Angstr., Sph. recurvum P. d. B., Sph. Lindbergii Schmpr. и др.
Семейство цинклидотовые (Cinclidotus)
Наиболее встречающиеся видьг С. ,f'ontinaloides (Hedw.) Beauv.
Семейство фонтиналисовые (Fontinalaceae)
Наиболее часто встречается Р. antipyretica Hedw.
Семейство амблистегиевые (Amblystegiaceae)
Род Amblystegium В. S. G.
Род Drepanocladus (С. Muell.) Roth.
Род Calliergon (Sull.) Kindb.
Плауновидные (Lycopodiophyta)
Полушниковые (lsoetates)
Семейство полушниковые (Isoetaceae)
Полушник озерный (Isoetes lacustris L.)
Хвощевидные (Equisetophyta)
Хвощ болотный (Equisetum palustre)
Хвощ речной (Eq. fluviatile)
Папоротниковые (Polypodiopsida)
Семейство многоножковые (Polypodiaceae)
Щитовник болотный (Dryopteris thelypteris (L.) А. Gray.
Семейство сальвиниевые (Salviniaceae)
Сальвиния плавающая (Salvinia natans (L.) All.
Семейство марсилиевые (Marsileaceae)
Марсилиа четырехтzистная (Marsilea quadrifalia L.)
Голосеменные (Pynophyta)
Сосна обыкновенная - Pínus sylvestris
Цветковые (Anthophyta)
Семейство рогозовые (Typhaceae)
Виды: T. latifolia L., T. angustifolia L., T. Laxmannii Lepech. и др.
Семейство ежеголовниковые (Sparganiaceae)
Виды: S. erectum L., S. simplex Huds.
Семейство рдестовые (Potamogetonaceae)
Род рдест (Potamogeton)
Виды: P. compressus L., P. crispus L., P. filiformis Pers., P. lucens L., P. natans L., P. pectinatus L.,
P. perfoliatus L., P. pusillus L.
Род руппия (Ruppia)
Виды: R. spiralis L., R. maritiта L.
Семейство взморниковые (Zosteraceae)
Род зостера (Zostera)
Виды: Z. таriпа L., Z. папa Roth.
Род филлоспадикс (Phyllospadix)
Вид: Ph. Scouleri Hook.
Семейство наядовые (Najadaceae)
Виды: N. mariпа L., N. flexilis (Willd.) Rostk. Et Schmidt.
Семейство ситниковидные (Juncaginaceae)
Род триостренник (Triglochin)
Виды: T. maritima L., T. palustris L.
Семейство шейхцериевые (Scheuchzeriaceae)
Вид: Scheuchzeria palustris L.
Семейство частуховые (Alismaceae)
Род частуха (Alisma)
Вид: A. plantago-aquatica L.
Род стрелолист (Sagittaria)
Вид: S. sagittifolia L.
Семейство сусаковые (Butomaceae)
Вид: B. итbеllatus L.
Семейство водокрасовые (Hydrocharitaceae)
Род элодея (Elodea)
Вид: E. canadensis Rich.
Род валлиснерия (Vallisneria)
Вид: V. spiralis L.
Род телорез (Stratiotes)
Вид: S. aloides L.
Род водокрас (Hydrocharis)
Вид: H. morsus-ranae L.
Семeйство злаковые (Gramineae)
Род цицания (Zizania)
Цицания широколистная – Z. latifolia (Griseb.) Stapf.
Цицания водянaя – Z. aquatica L.
Род двукисточник (Digraphis)
Двукисточник (канарейник) тростниковидный – D. arundinaceae (L.) Rausch.
Род тростник (Phragmites)
Тростник обыкновенный – Ph. communis Trin.
Тростянка овсяничная – Scolochloa festucacea Link
Род арундо (Arundo)
Арундо тростниковый (A. donax L.)
Род арктофила (Arctophila)
Арктофила желтая – A. fulva (Trin.) Anders.
Род манник (Glyceria)
Манник большой (м. водный) – G.maxima (Hartm.) Holmb.
Манник наплывающий – G. fluitans (L.) R. Br.
Семейство осоковые (Cyreraceae)
Род камыш (Scirpus)
Камыш озерный – S. lacustris L.
Камыш морской – S. maritimus L.
Род осока (Carex)
Виды: осока водянaя – C. aquatilis Wahlb., осока острая – С. acuta L.,
осока дернистaя – C. caespitosa L., осока омскaя – C. omskiana Meinsh.,
осока волосистоплодная – C. lasiocarpa Ehrh., осока береговая – C. riparia Curt..,
осока пузырчатая – C. vesicata L.
Род болотница (ситняг) (Eleocharis)
Ситняг болотный – E. palustris (L.) R. Br.
Семейство ароидные (Araceae)
Род аир (Acorus)
Аир болотный (обыкновенный) - A: calamus L.
Род белокрыльник (Calla)
Белокрыльник болотный (C. palustris L.)
Семейство рясковые (Lemnacеае)
Род многокоренник (Spirodela)
Многокоренник обыкновенный – S. polyrrhiza (L.) Schleid.
Род ряска (Lemma)
Ряска малая L. minor L.
Ряска трехдольная L. trisulca L.
Ряска горбатaя L. gibba L.
Род вольфия (Wolffia)
Вольфия бескорешковая – W. arrhiza (L.) Horkel ех Wimm.
Семейство ситниковые (Juncaceae)
Род ситник (Juncus)
Ситник рaзвесистый – J. effusus L.
Семейство касатиковые (ирисовые) (Iridaceae)
Род касатик (Iris)
Kaсатик желтый (ложноаирный) – I. pseudacorus L.
Семейство гречишные (Polygonaceae)
Род горец (Polygonum)
Горец земноводный – P. amphibium L.
Семейство лотосовые (Nelumbonaceae)
Род лотос (Nеlитbо)
Лотос орехоносный – N. nucifera Gaertn.
Семейство кувшинковые (Nymphaeaceae)
Род эвриала (Еиryale)
Эвриала устрашающая – E. ferox Salisb.
Род бразения (Brasenia)
Бразения шребера – B. schreberi J.F.Gmel.
Род кувшинка (Nymphaea)
Кувшинка белоснежная – N. candida Presl:
Кувшинка белая – N. alba L.
Кувшинка малая – N. tetragona Georgi.
Род кубышка (Nuphar)
Кубышка желтая – N. lutea (L.) Sibth.et Sm.
Кубышка малая – N. pumila (Timm.) DC.
Семейство роголистниковые (Ceratophyllaceae)
Род роголистник (Ceratophyllum)
Роголистник погруженный (= темно-зеленый) – C. demersum L.
Роголистник полупогруженный – C. submersum L.
Семейство лютиковые (Ranunculaceae)
Род калужница (Caltha)
Калужница болотная – C. palustris L.
Калужница плавающая – C. natans Pall.
Род водяной лютик, шелковник (Batrachium)
Шелковник расходящийся – B. circinctus Sibth.
Шелковник Кауфмана – B. Kaufmannii (Clerc.) V. Krecz.
Шелковник волосистый – B. trichophyllum (Chaix.) van den Bos.
Род лютик (Ranunculus)
Лютик длиннолистный – R. lingua L.
Лютик плавающий - R. natans C.A.M.
Семейство крестоцветные (Cruciferae)
Род жерушник (Rorippa)
Жерушник земноводный –R. amphibia (L.) Bess.
Род шильница (Subularia)
Шильница водянaя – S. aquatica L.
Семейство росянковые (Droseraceae)
Род альдрованда (Aldrovanda)
Альдрованда пузырчатая – A. vesiculosa L.
Семейство розоцветные (Rosaceae)
Род сабельник (Comarum)
Сабельник болотный – C. palustre L.
Семейство болотниковые (Callitrichaceae)
Род болотник (водяная звездочка) (Callitriche)
Болотник обыкновенный – C. palustris L. em Druce.
Семейство Пузырчатковые (Lentibulariaceae)
Род пузырчатка (Utricularia)
Пузырчатка малая – U. minor L.
Пузырчатка обыкновенная – U. vulgaris L.
Пузырчатка южная – U. australis R. Br.
Семейство водяные орехи (Тгарасеае)
Род чилим (Trapa)
Водяной орех плавающий, рогульник, чилим – T. natans L.
Семейство сланоягодниковые (Haloragaceae)
Род уруть (Myriophyllum)
Уруть мутовчатая – M. verticcillatum L.
Уруть колосистая – M. spicatum L.
Семейство хвостниковые (Hippuridaceae)
Род хвостник (Hippuris)
Хвостник обыкновенный, водяная сосенка – Н. vulgaris L.
Семейство зонтичные (Umbelliferae)
Род вех (Cicuta)
Вех ядовитый – C. virosa L.
Род поручейник (Sium)
Поручейник широколистный – S. latifolium L.
Род омежник (Oenanthe)
Омежник водяной – O. aquatica (L.) Рoir.O.
Семейство первоцветные (Primulaceae)
Род турча (Hottonia)
Турча болотная, первоцвет водяной – H. palustris L.
Род кистецветник (Naumburgia)
Наумбургия кистецветная – N. thyrsiflora (L.) Rchb.
Семейство вахтовые (Menyanthaceae)
Род вахта (Menyanthes)
Вахта трехлистная, трифоль – M. trifoliata L.
Род болотноцветник (Nymphoides)
Болотноцветник щитинолистный, нимфейник – N. peltata S. G. Gmel.
Семейство норичниковые (Scrophulariaceae)
Род лужайник (Limosella)
Лужайник водный – L. aquatica L.
Семейство лобелиевые (Lobeliaceae)
Род лобелия (Lobelia)
Лобелия Дортманна – L. dortmanna L.
Мангровые заросли
Лекция 11
Планетарная роль
водных фототрофных организмов
Состав фотосинтетических пигментов
у разных таксономических групп водных оксигенных фототрофов
Отдел
Cyanophyta
(Cyanobacteria)
Синезеленые водоросли,
цианобактерии,
хлороксибактерии,
цианофиты
Prochloron, Prochlorococcus,
Prochlorothris
Clorarachniophyta
Хлорарахниофитовые водоросли
Euglenophyta
(Euglenozoa)
Эвгленовые водоросли
Ochrophyta
Охрофитовые водоросли
Eustigmatophyceae
Эвстигматофициевые водоросли
Ochrophyta
Охрофитовые водоросли
Chrysophyceae
Золотистые водоросли
Ochrophyta
Охрофитовые водоросли
Xanthophyceae (Tribophyceae)
Желтозеленые водоросли
(трибофицивые водоросли)
Пигменты
Хлорофиллы: Chl a; (Chl d обнаружен у Acaryоchloris marina )
Каротиноиды:
-каротин, зеаксантин, миксоксантофилл, осциллаксантин, а также
кетокаротиноиды – кантаксантин, эхиненон.
Фикобилины: фикоцианобилин, фикоэритробилин, фикоуробилин, фикобиливиолин
Хлорофиллы: Chl a, Chl b; Chl a1, Chl b1; дивинилпротохлорофиллид;
Каротиноиды: α, -каротин, зеаксантин, миксоксантофилл, эхиненон.
Фикобилины: фикоэритробилин, фикоуробилин,
Специфические пигменты – фотопротекторы: сцитонемин (обнаружен у Scytonema
hofmanii)
Хлорофиллы: Chl a, Chl b,
Каротиноиды: β-каротин
Хлорофиллы: Chl a, Chl b
Каротиноиды: β-каротин; диадиноксантин, диатоксантин, неоксантин
Хлорофиллы: Chl a
Каротиноиды: β-каротин, вашериоксантин, виолаксантин
Хлорофиллы: Chl a, Chl с2, дивинилпротохлорофиллид
Каротиноиды: β-каротин; антераксантин, лютеин, зеаксантин, неоксантин, фукоксантин,
виолаксантин, диадиноксантин, диатоксантин, диноксантин, криптоксантин
Хлорофиллы: Chl a, Chl с1
Каротиноиды: ε и β-каротин, лютеин, виолаксантин, неоксантин, вошериаксантин,
антераксантин, диадиноксантин, диатоксантин
Состав фотосинтетических пигментов
у разных таксономических групп водных оксигенных фототрофов
(продолжение)
Отдел
Ochrophyta
Охрофитовые водоросли
Bacillariophyceae
(Diatomophyceae)
Диатомовые водоросли
Ochrophyta
Охрофитовые водоросли
Phaeophyceae - Бурые
водоросли
Cryptophyta
Криптофитовые водоросли
Dinophyta
Динофиты, динофлагелляты,
перидинеи,динофитовые
водоросли
Haptophyta (Prymnesiophyta)
Гаптофиты, примнезиофиты,
Пигменты
Хлорофиллы: Chl a, Chl с1, Chl с2
Каротиноиды: β и ε-каротин; диадиноксантин, фукоксантин, диатоксантин,
неофукоксантины А и В
Хлорофиллы: Chl a, Chl с1, Chl с2
Каротиноиды: ε и β-каротин; фукоксантин, виолаксантин, антераксантин, зеаксантин, лютеин,
диадиноксантин
Хлорофиллы: Chl a, Chl с2, дивинилпротохлорофиллид
Каротиноиды: β-каротин; аллоксантин
Фикобилины: дигидробиливердин, мезобиливердин, фикоцианобилин, фикоэритробилин
Хлорофиллы: Chl a, Chl с2,
Каротиноиды: β и γ-каротин; фукоксантин, диадиноксантин, диатоксантин, диноксантин;
перидинин, неоперидинин, пирроксантин
Хлорофиллы: Chl a, Chl с1, Chl с2 , дивинилпротохлорофиллид
Каротиноиды: β-каротин, фукоксантин
Glaucophyta
Хлорофиллы: Chl a
(Glaucocystophyta)
Каротиноиды: β-каротин, зеаксантин, лютеин, неоксантин
Глаукоцистофиты (Глаукофиты) Фикобилины: фикоцианобилин, фикоэритробилин, фикоуробилин, фикобиливиолин
Rhodophyta
Красные водоросли или
багрянки
Хлорофиллы: Chl a
Каротиноиды: α, β-каротин, зеаксантин, антероксантин, криптоксантин, лютеин, неоксантин
Фикобилины: ф фикоцианобилин, фикоэритробилин, фикоуробилин, фикобиливиолин
Состав фотосинтетических пигментов
у разных таксономических групп водных оксигенных фототрофов
(продолжение)
Отдел
Chlorophyta
Зеленые водоросли
Siphonales, Siphonocladales
Пигменты
Хлорофиллы: Chl a, Chl b
Каротиноиды: α, γ, ε, β-каротин, лютеин, неоксантин, виолаксантин, зеаксантин,
антераксантин, криптоксантин (у Siphonales и Siphonocladales – сифоноксантин, сифонеин,
неаксантин и виолаксантин, микронон, ликопин)
Chlorophyta
Хлорофиллы: Chl a, Chl b, Chl с1cs-170, дивинилпротохлорофиллид
Зеленые водоросли–Prasinophyceae Каротиноиды: β-каротин; антераксантин, лютеин, неоксантин,
Празинофициевые водоросли
зеаксантин
Charophyta
Харовые водоросли
Высшие растения
празигноксантин,
Хлорофиллы: Chl a, Chl b
Каротиноиды: β-каротин; лютеин, неоксантин, виолаксантин, зеаксантин
Хлорофиллы: Chl a, Chl b
Каротиноиды: β-каротин; лютеин, неоксантин, виолаксантин, зеаксантин
Хлорофиллы и
хлорофиллподобные
пигменты –
структура и спектры
поглощения
Хлорофиллы и
хлорофиллподобные
пигменты –
структура и спектры
поглощения
Фикобилины – структура и связь с апопротеинами
Фикобилипротеины – распределение простетических групп и
субъединичный состав
Схема фикобилисомы – вертикальная проекция
(Пиневич, Аверина, 2002)
Основные представители каротиноидов у оксигенных фототрофов
Основные представители каротиноидов у оксигенных фототрофов
Круговорот CO2 в природе (при участии важнейших составляющих
факторов)
CO2
в атмосфере
0,03 об.% ∽ 0,046 вес.%
∽ 0,4 г/см2 поверхности Земли,
∽ 2 1013 т
(Хоффман,1988)
РОСТ ЭПИФИТНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ
Локальные монотипные скопления диатомовых водорослей на молодых частях пластин
ламинариевых водорослей: а) развитие Gomphonemopsis pseudexigua на Saccharina latissima;
б) развитие Rhoicosphenia pullus на Laminaria digitata.
Дистальные части пластин ламинариевых водорослей: а) массовое развитие Gomphoseptatum
aestuarii на Laminaria digitata, б) массовое развитие Cocconeis stauroneiformis на Saccharina latissima.
( А.А.Гeоргиев, 2010)
Красный прилив у берегов Калифорнии.
Изменение климата и антропогенное воздействие привели к тому, что
вредоносное «цветение» водорослей, часто называемое красным
приливом, приобрело глобальный характер.
Euglena sanguinea. Цветение водоема в Северной Каролине
Недавно проведенные исследования подтвердили наличие в
пресной воде видов эвглен, способных продуцировать
ихтиотоксин (Zimba et al., 2004). Виновником вышеописанного
случая являлся вид Euglena sanguinea - организм, широко
распространенный во многих мелководных стоячих эвтрофных
системах.
Синезеленые водоросли - Cyanophyta
Значительной токсичностью для животных и человека обладают
многие виды синезеленых водорослей, яды которых
классифицируют по спектрам действия:
-Гепатотоксины
- Цитотоксины
- Нейротоксины
- Дерматотоксины
Цветение синезеленых водорослей в
стоячем водоеме
Гепатотоксины (hepatotoxins) воздействуют на печень.
Источник происхождения токсинов – синезеленые водоросли родов
Anabaena, Microcystis, Nodularia, Nostoc, Oscillatoria.
A - микроцистин
B - нодулярин
Микроцистис - Microcystis
Нодулярия - Nodularia
Источниками Цитотоксинов (cytotoxins), или клеточных ядов,
является вид Cylindrospermopsis raciborscii, обитающий в солоноватых
водах, и виды рода Aphanizomenon.
Структура
цилиндроспермопсина
(cylindrospermopsin)
Нейротоксины (neurotoxins) воздействуют на нервную систему.
Источники токсинов – Anabaena spp., Aphanizomenon spp., Oscillatoria spp.
Анатоксин А(s)
Aphanizomenon gracile
Анатоксин А (ATX-a)
Anabaena flos-aquae
Anabaena flos-aquae продуцирует токсин, названный анатоксином A.
Анатоксин А — сильный и стереоспецифический антагонист
никотиночувствительных (Н)-холинорецепторов.
Анатоксин А вызывает блокирование нервно-мышечной передачи по
деполяризующему типу (сильная начальная контрактура сменяется полным
параличом), захватывая скелетную и дыхательную мускулатуру. Вследствие
этого смерть наступает от остановки дыхания.
Вид Alexandrium tamarense,
представитель отдела Dinophyta (динофитовые водоросли,
динофлагеллаты), широко распространённый в
дальневосточных водах, также выделяет нейротоксины.
Дерматотоксины (dermatoxins) воздействуют на кожу при
контакте с Lyngbya majuscula
Lyngbyatoxin A
Lyngbya majuscula
Aplysiatoxin
Диатомовые водоросли –
Diatomeae - Bacillariophyceae
Amphora coffeaeformis
Различные виды Amphora, Nitzschia и
Pseudo-nitzschia синтезируют яды,
вызывающие амнезийное моллюсковое
отравление (amnesic shellfish poisoning - ASP)
Nitzschia navis-varinca
По Moestrup, Lundholm, 2003
Динофитовые водоросли – Dinophyta
Диарретическое моллюсковое отравление (diarrthetic shellfish poisoning – DSP)
вызывает группа токсинов, в т.ч. окадаиковая кислота. Источник токсинов –
динофлагелляты Dynophysis spp. и Prorocentrum spp.
Dynophysis caudata
Prorocentrum sp.
По Zingone, 2002
По Fakuyo, Halim, 2002
Паралитическое моллюсковое отравление (paralytic shellfish poisoning – PSP)
вызывают около 20 различных токсинов, в том числе сакситоксины
Alexandrium catenella
Источник происхождения токсинов:
По Fakuyo, Halim, 2002
Alexandrium tamarense
Нейротоксическое моллюсковое отравление
(neurotoxic shellfish poisoning - NSP) вызывают бреветоксины. Источник
токсинов - динофлаггелята Karenia brevis
Karenia brevis
Бреветоксин А
Сигуатерное (сигуатера) рыбное отравление
(ciguatera finfish poisoning – CFP) вызывают
более 20 типов сигуатоксинов (ciguatoxing
– CTX), которые различаются географически и
зависят от вида рыбы. На рисунке
представлена химическая структура одного
из токсинов (CTX-1В). Источник токсинов –
Gambierdiscus toxicus (бентосная
динофлагеллята, живущая в тропиках на
коралловых рифах)
Выделяют еще одну группу ядовитых соединений растительного
происхождения, которые приводят к массовой смертности рыб и
других представителей фауны – fish-killing toxins.
Эти виды являются видоспецифичными и получили свое
наименование по названию микроводорослей, из которых они были
выделены:
- примнезин
(Prymnesium)
- гимнодимин
(Gymnodinium)
- амфидинол
(Amphidinium)
Примнезин (prymnesin)
Prymnesium sp. –
представитель
Примнезиофитовых
(гаптофитовых ) водорослей –
Prymnesiophyta (Haptophyta)
Гимнодимин (gymnodimine)
Структура гимнодимина А
Gymnodinium catenatum представитель отдела Dinophyta
(динофлагелляты)
Амфидинол (amphidinol)
Amphidinium operculatum –
представитель отдела Dinophyta
(динофлагелляты)
Особую опасность представляют вызывающие удушье "ватные"
водоросли Ostreopsis ovata (Dinophyta), занесенные в Средиземное
море японскими судами в 1982 году. Ostreopsis видна невооруженным
глазом во время цветения, так как клетки накапливаются на дне и
образуют скопления нитей цвета бурой ржавчины. Во время цветения
водоросль может выделять токсин, который влияет на дыхание человека.
Эффект быстро обратим.
Колонии диатомовых
водорослей Licmophora
и Synedra, обрастающие
поверхность икры рыб
Диатомовые водоросли Chaetoceros convolutus имеют кремниевые
скелеты с иглоподобными выростами. При многочисленном
размножении могут вызывать гибель рыб, раздражая и забивая их жабры
(в частности, провоцируя массовый замор в рыбных хозяйствах).
Chaetoceros convolutus
Некоторые виды Prymnesium
(Prymnesiophyta - Haptophyta)
выделяют галактолипиды
(гемолизины), повреждающие
жаберный эпителий рыб.
Водоросли рода Chattonella,
представители Класса
рафидофициевых водорослей
(хлоромонад) – Raphidophyceae
(Chloromonadophyceae) Отдела
Ochrophyta Царства Straminopila также
синтезируют Гемолизины.
Сообщалось о токсичном влиянии
гемолизинов этих водорослей на людей
в Индии, описаны даже смертельные
случаи.
Chattonella marina
Некоторые виды рода Prototheca - бесхлорофильных
представителей Отдела Chlorophyta (Класс требуксиевые
водоросли – Trebouxiophyceae) могут вызывать у людей,
собак и крупного рогатого скота заболевание Прототекоз
Микрофотография инфекции
Prototheca wickerhamii у человека
Prototheca wickerhamii
Apicomplexa: спорозоит Toxoplasma gongii во время проникновения в клетку
хозяина.
ко – коноид, ок – кольцевой скользящий контакт спорозоита с клеткой
хозяина, яс – ядро спорофита, ях – ядро клетки хозяина
б
Лекция 12
• Химический состав водных фототрофов
• Биосферная роль водных фототрофов
• Использование водных фототрофов
в хозяйственной деятельности человека
Типы клеточных оболочек
Cyclidiopsis acus
Сryptomonas sp.
Золотистые водоросли - Chrysophyceae
1-Synura sp., 2 - Anthophysis sp., 3- Mallomonas sp.
Динофитовые водоросли (динофиты,
динофлагеллаты, перидинеи) – Dinophyta
Диатомовые водоросли –
Diatomeae - Bacillariophyceae
Gomphonema acuminatum
Asterionella formosa
Amphora ovalis
Licmophora sp.
Примнезиофитовые (гаптофитовые ) водоросли –
Prymnesiophyta (Haptophyta)
Hymenomonas sp.
Syracosphaera pulchra
Gephyrocapsa oceanica
Umbellosphaera irregularis
Helicosphaera carteri
Emiliania huxleyi
Различные формы гирогонитов
современной (А) и ископаемых (Б-Е)
харовых водорослей
Вид сбоку
Nitella mucronata
Синезеленые водоросли - Cyanophyta
Merismopedia sp.
Merismopedia sp.
Anabaena sp.
Anabaena spiroides
Oscillatoria limosa
Клеточная стенка синезеленых
водорослей
Строение клетки
синезеленых
водорослей :
A – Синехоцистис;
Б – Прохлорон;
В – Псевдоанабена
1 – клеточная стенка; 2 – плазмалемма;
3 – тилакоид; 4 – фикобилисома;
5 – газовые везикулы; 6 – карбоксисома;
7 – фибриллы ДНК;
8 – цианофициновая гранула;
9 – рибосомы; 10 – полисахаридный
чехол; 11 – стопка тилакоидов;
12 – раздутый тилакоид; 13 – поры;
14 – гранулы цианофицинового
крахмала; 15 – липидная капля;
16 – поперечная перегородка;
17 – молодая поперечная перегородка;
18 – впячивание плазмалеммы
Схема строения муреина
(клеточная стенка синезеленых водорослей)
Фукоиданы бурых водорослей
Альгиновая кислота
Ascophillum nodosum
Сульфатированные полисахариды красных водорослей
Филлофора Phyllophora
Зеленые водоросли – Chlorophyta
Цветковые (Anthophyta)
Семейство рогозовые (Typhaceae)
Рогоз широколистный - Typha latifolia
Typha sp.
Семейство ежеголовниковые (Sparganiaceae)
Sparganium angustifolium
Модель клеточной оболочки
зеленых водорослей и цветковых растений
1 – целлюлозные волокна (пучки линейных α-волокон),
2, 3 – гемицеллюлоза (ксилоглюкан и др.),
4 – пектин (рамногалактуронан)
(Дьяков, 2000)
Молекула целлюлозы
Структура запасных веществ
Крахмал
Зеленые водоросли
(Chlorophyta) Ооцистис
Криптофитовые
водоросли (Cryptophyta) Proteomonas
Динофитовые
водоросли (Dinophyta) –
Gymnodinium
Структура запасных веществ – α-глюканы
Багрянковый крахмал
Пальмария Palmaria
Структура запасных веществ – -глюканы
Ламинаран
Пельвеция - Pelvetia
Структура запасных веществ – -глюканы
Парамилон
Euglena viridis
Структура запасных веществ
Флоридозид
Маннит
Агар
Структура запасных веществ
Зостерин
Zostera muelleri
Ненасыщенные жирные кислоты
арахидоновая кислота
Цитоплазматические липидные включения
Волютин
Основные представители каротиноидов у оксигенных фототрофов
Фикобилины – структура и связь с апопротеинами
Фукус - Fucus
Ламинария Laminaria
Ламинин
Некоторые химические соединения бурых водорослей
Некоторые химические соединения бурых водорослей
Типы ядовитых соединений водных
фототрофных организмов
Pseudo-nitzschia
Домоевая кислота
Типы ядовитых соединений
водных фототрофных организмов
Karenia brevis
Бреветоксин А
Типы ядовитых соединений
водных фототрофных
организмов
Dynophysis caudata
Окадаиковая кислота
Типы ядовитых соединений водных фототрофных
организмов
Сакситоксин
Alexandrium catenella
Типы ядовитых соединений водных фототрофных
организмов
Каулерпин
Каулерпа игольчатая –
Caulerpa grassipes
Типы ядовитых соединений водных фототрофных
организмов
Альфа-каиновая кислота
ПЛАУНЫ
Плаун годичный Lycopodium annotinum
ХВОЩИ
Палюстрин
Хвощ приречный –
Equisetum fluviatile
Хвощ болотный - Equisetum palustre
Вех ядовитый (цикута) Cicuta virosa
Цикутотоксин
Аконит
Аконитин
Зонгорин
Борец высокий –
Aconitum excelsum
Лютик ползучий - Ranunculus repens
Лютик ядовитыйRanunculus sceleratus
Ранункулин
Протоанемонин
Лютик едкий - Ranunculus acris
Даурицин
Луносемяник даурский –
Menispermum dahuricum
Синильная кислота
Манник большой –
Glyceria maxima
Типы культивирования водорослей
Цены на некоторые химические субстанции из
водорослей
МАННИТ –
3 000-5 000 $ за тонну, 3-30 $ за кг (в зависимости от качества)
АГАР –
10 000 – 25 000 $ за тонну, 17-25 $ - за кг
КАРРАГИНАН
2300-9600 $ за тонну, 10-15 $ за кг
АЛЬГИНАТ – альгинат натрия
3000-9000 $ за тонну, 8-15 (до 60) $ за кг (в зависимости от степени очистки)
ФУКОИДАН
цена сильно варьирует – 10-50 $ за кг
ФИКОБИЛИНЫ
до 300 $ за миллиграмм
Лекторы выражают благодарность Л.И.Рябушко, К.Хауфманну с коллегами, а также С.П.Вассеру
с соавторами за использование фотографий и рисунков.
Кроме того при подготовке лекций были использованы следующие литературные источники и
интернет-ресурсы:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Белякова Г.А., Дьяков Ю.Т., Тарасов К.Л. Ботаника. М., Издат. центр «Академия». 2006. В 2 т.
Биль К.Я. Экология фотосинтеза. М., Наука. 1993. 222 с.
Водоросли. Справочник. Под ред. С.П. Вассера. Киев, Наукова Думка. 1989. 608 с.
Вершинин А.О., Камнев А.Н. Каротиноиды некоторых морских макроводорослей и их светозависимые
превращения // Альгология. 1993. Т. 3, № 9, с. 34
Возжинская В.Б., Камнев А.Н. Эколого-биологические основы культивирования и использования морских
донных водорослей. М., Наука, 1994. 202 с.
Воскобойников Г.М., Камнев А.Н. Морфофункциональные изменения хлоропластов в онтогенезе водорослей.
С.-П., Наука, 1991. 96 с.
Воробьева Л.И. Археи. М., ИКЦ «Академкнига». 2007. 448 с.
Дьяков Ю.Т. Введение в альгологию и микологию. М., Изд. МГУ. 2000. 192 с.
Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу. М., Издат. центр «Академия».
2003. 256 с.
Зинова А.Д. Определитель зеленых, бурых и красных водорослей южных морей СССР. М. – Л., Наука. 1967.
348с.
Камнев А.Н. Структура и функции бурых водорослей. М, Изд. МГУ, 1989. 200 с.
Константинов А.С. Общая гидробиология. М., Высшая школа. 1986. 472 с.
Косинская Е.К. Определитель морских синезеленых водорослей. М., АН СССР, Бот. Ин-т им. Комарова. 1948.
348 с.
Левкина М.М., Сизова Т.Н., Успенская Г.Д. Летняя учебная практика по низшим растениям. Методические
указания. М., МГУ. 1985. 28 с.
Ли Б.Д. Разделение, идентификация и количественное определение фотосинтетических пигментов
макробентосных водорослей. В сб. Экологические аспекты фотосинтеза морских макроводорослей. Владивосток,
ДВНЦ АН СССР. 1978, с. 38-54.
Лукина Л.Ф., Смирнова Н.Н. Физиология высших водных растений. Киев, Наукова Думка. 1988. 186 с.
Мокроносов А.Т., Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Фотосинтез. Физиолого-экологические аспекты. Учебник для
студентов вузов. 2-е изд., испр. и доп. Издат. центр «Академия». 2006. 448 с.
Пиневич А.В., Гаверина С.Г. Оксигенная фототрофия. С.-П., Университет. 2002. 234 с.
Пирожник И.И., Рылик Г.Я., Еловичева Я.К. География Мирового океана. Минск, «Тебресистемс».
2006. 320 с.
Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Гидроботаника. Пребрежно-водная растительность. М., Издат. центр
«Академия». 2005. 240 с.
Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии. М, Мир. 1990. 595 с.
Толпышева Т.Ю., Тарасов К.Л. Водоросли и лишайники Беломорской биостанции МГУ. М., Изд. МГУ. 1984. 54с.
Хайлов К.М., Парчевский В.П. Иерархическая регуляция структуры и функций морских водорослей. Киев,
Наукова Думка. 1983. 254 с.
Хайлов К.М., Прозукин А.В., Ковардоков С.А., Рыгалов В.Е. Функциональная морфология морских
многоклеточных водорослей. Киев, Наукова Думка. 1992. 279 с.
Хаусман К., Хюльсман Н., Радек Н. М. Протистология. Товарищество научных изданий, КМК.
2010. 496 с.
Эйнор Л.О. Макрофиты в экологии водоема. Издат. ин-та водных проблем РАН. 1992. 256 с.
Экологические аспекты фотосинтеза морских макроводорослей. Владивосток, ДВНЦ АН СССР.
1978. 202 с.
ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ
www.russian.alibaba.com
www.xumuk.ru
www.cyberlipid.org/simple/simp0002.htm
http://protist.i.hosei.ac.jp/
http://www.planktonforum.eu/
http://species-identification.org/
http://www.myocean.eu/
http://www.bigelow.org/hab/cause.html
http://www.dnr.state.md.us/bay/cblife/algae/
http://www.utexas.edu/news/2012/02/15/ciguatera_fish_poisoning/
http://algaekey.com/
http://cfb.unh.edu/
http://www.diatomloir.eu
http://www.mbl.ku.dk/Publications_2006.htm
http://flofa.org.ua/
http://www.molecular-networks.com/biopath3/biopath/mols/
http://molbiol.ru/
http://eol.org/
http://www.ebio.ru/pro07.html
http://www.norskalgeforening.no/makroalger/rodalger/
http://www.seaweed.ie/
http://www.bigelow.org/mitzi/image_library.html
www.oceanwideimages.com
http://www.algaebase.org/