Ботаніка - Неведомська Є.О. - 8. Екологічні групи водоростей

1. Водорості, що живуть у водоймах:

o Планктон - дуже дрібні водорості, які знаходяться в товщі води у завислому стані (хламідомонада, вольвокс, пондорина, мікроцистис).

o Бентос - водорості, які живуть на дні водойм (харові, діатомові).

o Перифітон - водорості, якими обростають підводні предмети або вищі рослини водойм (червоні та бурі водорості морів).

2. Водорості, що живуть поза водоймами:

o Ґрунтові (едафітон) - живуть у ґрунті (понад 700 видів водоростей з різних відділів) або на ґрунті (ботридій, деякі вошерії).

o Наземні (аерофіти) - живуть на субстратах, поза ґрунтом, на корі дерев, на скелях (трентеполія, плеврокок).

9. Значення водоростей у природі та житті людини

Водорості відіграють у природі значну роль:

o вони постачають кисень у водойми;

o є первинними продуцентами органічної речовини, за рахунок якої існує весь тваринний світ водоймища;

o беруть участь у ґрунтоутворенні, процесах самоочищення води. Водночас водорості викликають "цвітіння" води й цим ускладнюють життя риб та інших водних тварин.

Водорості є продуктами харчування (багаті на білки, вуглеводи, вітаміни та мікроелементи). З них одержують:

o драглисту речовину - агар-агар, необхідну для вироблення таких ласощів, як пастила чи мармелад;

o крохмаль та інші речовини;

o у медицині - йод, лікувальні грязі.

У сільському господарстві їх застосовують як добриво й корм для тварин. Вони є також об'єктами наукових досліджень у галузі біотехнологій. "Цвітіння" води робить її непридатною для використання, забруднює насосні станції і водоводи, вкриває днища суден, буї, погіршуючи їх експлуатацію.

Питання для самоперевірки

1. Охарактеризуйте нижчі рослини.

2. Дайте загальну характеристику водоростей.

3. У чому полягає біохімічна різноманітність водоростей?

4. Які типи розмноження притаманні водоростям?

5. Охарактеризуйте життєві цикли водоростей.

6. Дайте характеристику систематичних груп водоростей.

7. Які розрізняють екологічні групи водоростей?

8. Визначте значення водоростей у природі та житті людини.

Цікаво знати, що

^ Гігантська водорость - ламінарія гігантська, довжина якої 100 м, утворює справжні підводні ліси у прибережних водах Каліфорнії.

^ У природі деколи зустрічається кольоровий сніг. Так, червоний колір снігу забезпечує одноклітинна червона водорость - першопухирник. Ця рослина не боїться холоду і розмножується дуже швидко. Якщо вітер принесе на сніг спори першопухирника, вони проростуть, і через кілька годин цей сніг почервоніє: першопухирник укриє всю його поверхню.

^ У світовому океані водорості щорічно створюють 550 млрд. тонн (близько 1/4) органічної речовини планети.

^ У давнину до столу царської родини подавали рожеву сіль. Було помічено її позитивний вплив на стан здоров'я людини. Виявилося, що таку сіль видобували в озері Рожеве на півдні Російської Імперії. Причиною забарвлення солі у рожевий колір була водорость дуналієла.

Важливо знати, що

У Водорості є розповсюдженими організмами, тому вступають у різні форми взаємовідносин з іншими організмами. Окрім взаємодій водоростей із рослинами, грибами (лишайники) та власне водоростями, вони живуть і на тваринах. Наприклад, є симбіонтами, що мешкають у клітинах інших організмів, зокрема, безхребетних. Так, зелена водорость роду Хлорела (Chlorella) поселяється у вакуолях інфузорії Paramecium bursaria. Цікаве екологічне угруповання складають епізої-ти, що мешкають на ракоподібних, коловертках та ін. Паразитичні водорості, що мешкають у кишечниках червів, нематод, амфібій, відомі серед євгленофітових та динофітових водоростей.

Зі світу науки

^ Положення евгленофітових водоростей у системі живих істот довгий час лишалось невизначеним і було предметом численних дискусій. Перші відомості про евгленофітів були отримані протозоологами і опубліковані в зоологічних виданнях. Починаючи з 20-х років питаннями систематики, поширення, фізіології, практичного використання цієї групи займаються майже виключно альгологи. Зоологи звертаються до Euglenophyta лише у зв'язку з питаннями класифікації Protozoa, при цьому евгленофіти до кінця 70-х років наполегливо вміщуються до класу Mastigophora як ряд Euglenida. У пізніших системах протозоологів таксономічний ранг всіх фітофлагелят підвищений і до початку - середини 90-х років евгленофіти наводяться як клас Euglenomonada в межах типу Sarcomastigophora або як самостійний клас Euglenida в межах типу Euglenozoa (другим класом в цьому типі є Kinetoplastida).

У ботанічних системах евгленофітові водорості з 20-х років 20 століття розглядають як окремий відділ або як самостійний клас у системі зелених водоростей. Остання точка зору недостатньо переконлива, оскільки Euglenophyta подібні до зелених водоростей лише за складом пігментів.

За сучасними цитологічними, і особливо - молекулярно-біологічними даними Еи§1епорпуг.а є одним з найбільш давніх відділів еука-ріот, що разом з Кіпегор^гісіа розташовується при основі еукаріотного філогенетичного дерева. Первинні евгленофітові водорості були обліга-тними гетеротрофами з тваринною стратегією життя. Фотоавтотрофні евгленофіти є більш молодою групою, яка з'явилась внаслідок ендоси-мбіозу гетеротрофної клітини-господаря з одноклітинною зеленою водоростю. Остання була далі трансформована у хлоропласт Еи§1епорпуг.а. За своєрідними мітохондріями з дископодібними кристами та за нукле-отидними послідовностями деяких ядерних генів (зокрема, гену, що кодує цитоплазматичну рибосомальну РНК), евгленофіти та кінетоплас-тиди є близькими до схізопіренід та акразієвих слизовиків. На підставі цієї схожості ці чотири групи деякі дослідники навіть вважають самостійним царством Дискокристат.

В цілому, на прикладі Еи§1епорпут.а можна бачити, як в межах однієї систематичної групи йшло випробування рослинної та тваринної стратегій життя. Питання про те, чи є евгленофіти/евгленозої рослинами чи тваринами позбавлено сенсу, оскільки прірва між евгленою та будь-якою багатоклітинною твариною або вищою рослиною набагато більша, ніж філогенетична відстань, цитологічна та генетична різниця між, наприклад, собакою та пшеницею.

Еволюційний процес

^ Морфологічна еволюція за генеральним напрямом у схожих умовах середовища обумовлювала конвергентний розвиток тіла у водоростей філогенетично віддалених груп. Наприклад, магістральний напрям, пов' язаний зі збільшенням фотосинтезуючої поверхні та захистом від хижаків обумовив виникнення багатоклітинності в евкаріотичних водоростей. Явище конвергентної еволюції тіла водоростей отримало назву морфологічного паралелізму.

Певні плани будови водоростей, які відображують основні етапи морфологічної еволюції, називають типами морфологічної структури тіла. У водоростей виділяють 8 типів морфологічної структури, з яких три представлені у одноклітинних форм (монадний, гемімонадний, кокоїдний), наступні три - у багатоклітинних одноядерних водоростей (нитчастий, гетеротрихальний, тканинний) та два - у багатоядерних, або неклітинних водоростей (сифональний та сифонокладальний).

Еволюція тіла у одноклітинних еукаріотичних фотоавтотрофів відбувалась у напрямку втрати рухливості та переходу до нерухомого, рослинного способу існування. Найпростішим типом структури вважають монадний тип, головною ознакою якого є наявність рухливих джгутиків. Монадні водорості одноядерні і, як правило, мають також стигму та пульсуючі вакуолі (зелені, жовтозелені, золотисті водорості).

Водорості гемімонадного типу є нерухомими, проте зберігають деякі ознаки, притаманні монадним організмам - або стигму, або пульсуючі вакуолі, або джгутики, що нездатні до активного руху - псевдоцилії.

У водоростей з кокоїдним типом структури повністю відсутні будь-які ознаки монадної будови. Кокоїдні форми є одноклітинними, нерухомими, не мають стигми, джгутиків та пульсуючих вакуолей, і, таким чином, представляють одноклітинні організми з типово рослинною стратегією життя (діатомові водорості).

У багатоклітинних водоростей морфологічна еволюція тіла була пов'язана з поступовою диференціацією окремих частин талому за функціями.

Так, у водоростей з нитчастим (трихальним) типом структури талом зазвичай має вигляд нитки з послідовно розміщених одна за одною одноядерних клітин. Клітини у нитчастих водоростей функціонально та морфологічно однакові (зелені, жовтозелені). Винятком можуть бути лише базальна та апікальна клітини: перша інколи видозмінюється у прикріплювальну клітину, що може утворювати підошву, друга - витягуватись у волосок з частково редукованими хлоропластами. Нитки тіла у представників з нитчастим типом структури найчастіше нерозга-лужені (прості), рідше можуть галузитися, проте всі гілки виконують однакові функції і за морфологією між собою не відрізняються.

Ознакою гетеротрихального типу структури є наявність диференціації ниток за функціями. У найпростішому варіанті нитки диференціюються на сланкі, що виконують функції прикріплення до субстрату, та висхідні, клітини яких виконують функції фотосинтезу та розмноження. Висхідні нитки, у свою чергу, можуть бути диференційованими на опірні, в яких клітини мають товсті оболонки і редуковані хлоропласти, та асимілятори, що утворені переважно дрібними клітинами з масивними хлоропластами.

У водоростей сифонального типу структури весь талом являє собою одну багатоядерну клітину, часто досить великих розмірів. У багатьох водоростей сифональні таломи можуть мати досить складне диференціювання - зокрема, утворювати прикріплювальні структури, що нагадують ризоїди та висхідні асиміляторні частини (наприклад, у жов-тозеленої водорості УаиеЬєгіа, у зеленої водорості Bryopsis). Проте такі частини не відокремлюються одна від одної поперечними перегородками, і, таким чином, навіть такі складно диференційовані таломи являють собою лише одну велетенську багатоядерну клітину.

Таломи сифонокладального типу структури є багатоклітинними, причому кожна клітина є багатоядерною. Сифонокладальні таломи утворюються внаслідок особливого типу поділу - сегрегативного поділу, за якого поділ ядра (каріокінез) випереджає поділ цитоплазми (ци-токінез). Часто сифонокладальні таломи мають складну функціональну диференціацію, наприклад - на сланку та висхідну частини, на ризоїди та опірні багатоядерні нитки.

У систематиці водоростей для різних відділів типи морфологічної структури використовуються як важлива таксономічна ознака на рівні родин та порядків, а в деяких випадках - навіть класів. Різні типи морфологічних структур виникли неодноразово, причому у більшості відділів водоростей вихідним типом морфологічної структури був монадний тип.