3. Зеленые водоросли

Водоросли – это экологическая группа, которая объединяет различные неродственные организмы.
Это группа разнообразных, не имеющих тканевого строения, растений, питающихся за счет
фотосинтеза. Среди них встречаются одноклеточные и многоклеточные формы. Они не имеют органов,
размножаются простым делением клеток или спорами (Рис. 1).
Рис. 1.
Помимо хлорофилла, присутствуют и другие пигменты, необходимые для фотосинтеза. Они также
определяют цвет таллома и являются основой классификации водорослей.
2. Сине-зеленые водоросли
Одна из наиболее древних форм. Известно более 1000 видов. Они относятся к царству бактерии (Рис.
2).
Рис. 2.
Они могут быть одноклеточными, нитчатыми или колониальными (Рис. 3).
Рис. 3.
Некоторые способны к азотфиксации, являются компонентами лишайников.
3. Зеленые водоросли
Эукариоты, способны к фотосинтезу. По строению клетки напоминают высшие растения. Обитают в
воде и на суше, в сырых и влажных местах. Тело водорослей может быть одноклеточным,
колониальным, нитчатым или листовидным.
Хламидомонада
Одноклеточная водоросль грушевидной формы. Снаружи покрыта оболочкой, под которой находится
цитоплазма, ядро, красный глазок (светочувствительный) и 2 вакуоли. Хлорофилл расположен в
хроматофоре (Рис. 4).
Рис. 4.
Хлорелла
Одноклеточная водоросль, клетка имеет оболочку, цитоплазму, ядро и хроматофор. Является причиной
цветения водоемов (Рис. 5).
Рис. 5.
Плеврококк
Ведет наземную жизнь. Единственный источник влаги – атмосферные осадки. При их отсутствии
водоросль способна впадать в состояние покоя (Рис. 6).
Рис. 6.
Улотрикс
Нитчатая водоросль. Клетки имеют ядро и поясковидный хроматофор (Рис. 7).
Рис. 7.
Спирогира
Нитчатая водоросль. Клетки покрыты слизью, имеют спиралевидный хроматофор (Рис. 8).
Рис. 8.
Ульва
Водоросль с пластинчатым талломом (Рис. 9).
Рис. 9.
Харовые водоросли
Имеют наиболее сложное строение. Имеют образования, по форме напоминающие органы высших
растений (Рис. 10).
Рис. 10.
К субстрату крепятся с помощью ризоидов – бесцветных нитевидных клеток (Рис. 11).
Рис. 11.
4. Бурые водоросли
Морские организмы. Многоклеточные, слоевище может достигать нескольких десятков метров. Могут
быть нитевидными, шаровидными, пластинчатыми, кустообразными. К почве крепятся ризоидами или
дисковидно разросшимися основаниями слоевища. Ламинария (морская капуста, рис. 12) используется
в пищу.
Рис. 12.
5. Красные водоросли
Морские, встречаются одноклеточные и многоклеточные формы. Помимо хлорофилла, клетки
содержат красные и синие пигменты. В зависимости от сочетания, окраска багрянок колеблется от
ярко-красной до желтой или синей. Бывают нитевидные, пластинчатые и коралловидные.
Приспособлены к жизни на большой глубине. Представители: филлофора (Рис. 13), порфира.
Рис. 13.
6. Значение водорослей
Водоросли – основные производители органики в водной среде, ими питаются водные животные. Они
выделяют кислород. Человек использует водоросли в пищевой и химической промышленности. Из них
получают йод, калийные соли. Ламинария используется в пищу. А также водоросли используют как
удобрение и корм для скота.
Из красных водорослей добывают агар-агар, он используется в текстильной бумажной и кондитерской
промышленности. На агаровых средах выращивают микроорганизмы. Хламидомонаду, Хлореллу и др.
используют для очистки сточных вод, но их чрезмерное размножение вызывает цветение водоемов
(Рис. 14).
Рис. 14.
Строение зеленых водорослей
Поместите на предметное стекло каплю цветущей воды. Рассмотрите на малом увеличении.
Постарайтесь найти хламидомонаду, ее тело грушевидной формы, или хлореллу (шарообразной
формы). При помощи фильтровальной бумаги оттяните лишнюю воду из-под покровного стекла и
рассмотрите клетку под большим увеличением микроскопа. Зарисуйте строение клетки водоросли и
подпишите название частей (ядро, хроматофор и т. д.)
Водоросли на деревьях
Снимите налет с коры нескольких деревьев, приготовьте микропрепарат и рассмотрите его под
микроскопом. Установите количество видов водорослей, образующих этот налет.
Любопытные факты о водорослях
Эффект красного снега (Рис. 15) вызывает одноклеточная зеленая водоросль – хламидомонада снежная
(Рис. 16).
Рис. 15.
Рис. 16.
При оттаивании верхних слоев снега ее клетки начинают быстро размножаться, что приводит к
окрашиванию снега.
Гигантская тихоокеанская бурая водоросль (Рис. 17) за сутки вырастает на 45 см и достигает длины 60
м.
Рис. 17.
Лишайники – симбиотические организмы, состоящие из гриба (микобионт) и водоросли (фотобионт).
(см. рис. 1)
Рис. 1. Компоненты лишайников
Микобионт образует слоевище, внутри которого расположены клетки фотобионта.
Двухкомпонентные лишайники – лишайники, состоящие из одного вида гриба и 1 вида водоросли.
Водоросль может быть сине-зеленой либо зеленой.
Трехкомпонентные лишайники – лишайники, состоящие из одного вида гриба и 2 видов водоросли.
Присутствует 1 вид сине-зеленой и 1 вид зеленой водоросли.
Сине-зеленые водоросли в составе лишайника фиксируют атмосферный азот. Зеленая водоросль –
источник органических веществ, гриб питается гетеротрофно и дает водоросли защиту.
2. Строение и питание лишайников
Симбиоз – любое длинное сожительство организмов 2 и более различных видов. (см. рис. 2)
Рис. 2. Виды симбиоза
Паразитизм – форма взаимоотношений между организмами различных видов, из которых один
(паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания и источника питания, нанося ему
вред. Паразиты питаются соками, тканями или переваренной пищей хозяев, не умерщвляя их (в
отличие от хищников).
Комменсализм – это форма взаимоотношений между двумя видами, когда деятельность одного из них
доставляет пищу или убежище другому (комменсалу). Иными словами, комменсализм – одностороннее
использование одного вида другим без принесения ему вреда. Комменсализм, основанный на
потреблении остатков пищи хозяев, называют еще нахлебничеством.
Мутуализм – взаимовыгодные отношения между организмами.
Водоросли лишайника способны существовать вне гриба, грибы, как правило, не способны к
существованию без водоросли. Таким образом, гриб является умеренным паразитом водоросли.
Микобионт поглощает питательные вещества фотобионта. Фотобионт не получает от гриба
практически никаких веществ, гриб только защищает водоросль от негативных внешних воздействий.
3. Разнообразие и среда обитания лишайников
По форме существует 3 типа слоевища лишайников: (см. рис. 3)
Рис. 3. Типы слоевища лишайников
Таллом накипного лишайника плотно срастается с субстратом, что позволяет ему жить на горах,
бетоне и др.
Листоватые лишайники крепятся к субстрату при помощи нижнего слоя таллома. Они растут на камнях
и на коре деревьев. Представитель – ксантория настенная. (см. рис. 4)
Рис. 4. Ксантория настенная
Кустистые лишайники растут на земле или свисают с веток деревьев. Представители – алектория (см.
рис. 5), кладония (см. рис. 6).
Рис. 5. Алектория
Рис. 6. Кладония
Ягель (олений мох) широко распространен в тундре (см. рис. 7).
Рис. 7. Ягель (олений мох)
Лишайники неспособны долго удерживать воду, поэтому в условия сухости она быстро теряется и
организм переходит в неактивное состояние. А когда воды снова становится много, лишайник быстро
переходит в активное состояние.
Лишайники способны впадать в анабиоз – состояние организма, при котором жизненные процессы
(обмен веществ и др.) настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз
наблюдается при резком ухудшении условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и
др.); при наступлении благоприятных условий происходит восстановление нормального уровня
жизненных процессов.
Растут лишайники очень медленно, из-за того что фотосинтезирует только водоросль и только в
условиях высокой влажности. Следствие этого – большая продолжительность жизни и
неприхотливость к питанию. Лишайники поселяются на голых скалах и очень чувствительны к
загрязнению. Поэтому могут служить показателем чистоты воздуха.
4. Размножение лишайников
Поскольку лишайники – симбиотические организмы, они способны только к вегетативному
размножению. Либо образованием специальных частиц – водоросли, оплетенной гифами гриба, либо
частями таллома. Также лишайники способны размножаться за счет образования спор грибом.
5. Значение лишайников
Они поселяются на скалах и выделяют кислоты, разрушающие субстрат. Отмирая, лишайники
начинают образовывать почву. На севере они составляют основу растительного покрова и служат
кормом для травоядных животных. Из некоторых видов получают краску (см. рис. 8) и лакмус. Также
некоторые лишайники употребляются в пищу, используются в медицинской и парфюмерной
промышленности.
Рис. 8. Рочелла красильная, используется для получения пурпурной краски
Классификация лишайников
Классификация основана на микобионте. Названия лишайников основаны на названиях грибов,
которые их образуют. Сейчас лишайники рассматриваются как экологическая группа, поскольку они
друг другу не родственны.
Изучите лишайники Вашей местности
Определите, какие виды лишайников встречаются в Вашей местности, сделайте их рисунки и
описания, попробуйте собрать небольшой гербарий.
Лихеноиндикация – определение состояния чистоты или загрязненности окружающей среды.
Лишайники поглощают воду всем слоевищем со всеми питательными и токсичными веществами, что
объясняет их чувствительность. Поэтому богатство их видового состава говорит о чистоте воздуха в
данной местности.
Лихенометрия – использование лишайников для датировки скальных поверхностей. Возможно
благодаря тому, что лишайники долго живут и медленно растут.
Манна небесная
Существует легенда, что когда у Моисея и его народа закончился хлеб, взятый из Египта, Бог послал
им пищу – манну небесную. Сегодня ученые предполагают, что это серый лишайник, который ветер
перекатывает по пустыням Африки и Средней Азии.
Мхи
Жизненный цикл высших растений (см. рис. 1).
Рис. 1. Жизненный цикл высших растений
Гаметофит – это растение, развивающееся из споры и производящее половые клетки – гаметы. При
слиянии мужской и женской гамет возникает зигота, из которой развивается спорофит. Спорофит
образует споры, из которых снова вырастает гаметофит. Вначале из спор образуется протонема – это
микроскопическое нитевидное образование, дающее начало макроскопическому таллому.
У всех высших растений, кроме мхов, в жизненном цикле преобладает спорофит. Спорофиты, в
отличие от гаметофитов, не имеют стеблей и корней.
Бриология – раздел ботаники, занимающийся изучением мхов.
Мхи распространены повсеместно, зачастую они поселяются во влажных затемненных местах, но
также могут расти в светлых и сухих участках. При наступлении засухи мхи впадают в состояние
покоя и выходят из него при выпадении осадков.
У мхов нет настоящих стеблей и листьев, но у листостебельных мхов есть подобные образования,
вместо корней у мхов ризоиды.
Ризоиды – волосовидные, похожие на корни образования низших растений; выросты клеток в
основании слоевища (таллома), служащие для прикрепления его к субстрату.
Размножаются спорами. Они образуются в спорофите, который доминирует на гаметофите.
Мхи являются тупиковой ветвью эволюции: они не дали начало ни одному более
высокоорганизованному организму.
Строение мха
Рассмотрите растение кукушкиного льна. Определите черты его строения – найдите стебель и листья.
Определите форму, окраску, размер листа. Определите, ветвистый или не ветвистый стебель у этого
мха. Определите мужское и женское растение. Рассмотрите коробочку. Опишите значение спор для
мхов.
2. Печеночные мхи
Для этих мхов характерны малые размеры. Тело – слоевище темно зеленого цвета. Некоторые
представители имеют листообразные выросты. Печеночники распространены по всему земному шару.
Представители: риччия (см. рис. 2)
Рис. 2. Риччия
3. Листостебельные мхи
Их тело состоит из листьев и стеблей, строение которых отличается от органов других высших
растений. Существует до 12000 видов.
Кукушкин лен (см. рис. 3)
Похож на миниатюрные растения льна, растет в заболоченной местности. Есть мужские и женские
растения. На верхушках мужских особей расположены мужские половые органы, в которых
формируются сперматозоиды. На женских особях расположена яйцеклетка. После оплодотворения
образуется коробочка, в которой развиваются споры. Она является спорофитом кукушкиного льна.
Многолетнее растение.
Рис. 3. Кукушкин лен
Сфагнум (см. рис. 4)
Рис. 4. Сфагнум
Не имеет ризоидов. Растение состоит из клеток 2 разных типов:
1. Узкие зеленые клетки (см. рис. 5), содержащие хлоропласты. Образуют сплошную сеть. Функция –
фотосинтез.
Рис. 5. Живые клетки сфагнума
2. Мертвые клетки (см. рис. 6). Заполнены водой или воздухом. Позволяют мху быстро всасывать и
проводить воду.
Рис. 6. Мертвые клетки сфагнума
Сфагнум растет на верховых болотах, способствует заболачиванию озер.
Размножается спорами, образующимися в коробочках на концах верхних ветвей.
Торф – природный музей
В торфе сохраняются части растений, живших сотни лет тому назад. Это связано с малым количеством
кислорода в торфе и веществами, препятствующими развитию бактерий, которые выделяет сфагнум.
При добывании торфа иногда находят старинные лодки, останки животных.
Наблюдения за мхами
Рассмотрите под микроскопом листья сфагнума. Отметьте особенности 2 типов клеток, из которых они
состоят.
Поместите в банку с влажной почвой риччию, накройте прозрачным стеклом. Поставьте банку в теплое
место. Следите за сохранением влажности почвы. Наблюдайте за мхом.
4. Значение мхов в природе и жизни человека
Мхи – автотрофы, синтезируют органические вещества из неорганических. Являются пищей для
животных. При обильном разрастании приводят к закислению почвы. Сфагновые мхи образуют торф,
который применяют как основу для грунта, топливо, сырье для химической промышленности.
Знаете ли вы, что:
Длина некоторых водных мхов может превышать метры, а эпифиты по размерам еще больше.
Эпифиты – растения, поселяющиеся на других растениях, главным образом, на ветвях и стволах
деревьев, а также на листьях – так называемые эпифиллы – и получающие питательные вещества из
окружающей среды (а не из растения-хозяина, как паразиты).
Ранее сфагнум использовали вместо ваты для перевязок – он хорошо впитывает воду и содержит
сфагнол (антибактериальное вещество).
Олений мох (ягель) – собирательное название для некоторых видов лишайников. Не стоит путать со
мхами.