«Цветущий» водоем. Осторожно, токсичные водоросли! Водоросли для жизни: Зачем нужны и какие выбрать? Витамины в морских и пресноводных водорослях
Нитчатые водоросли – причина цветения воды. Это растение встречается повсеместно. Нитчатые водоросли – семейство представителей древних растений.
Нитчатые водоросли — всем известное водное растение, точнее семейство водных растений. Наиболее правильное название этого семейства – нитчатые водоросли. В народе их называют речной тиной, шелковником, водяным шелком. Эти растения существуют на планете более двух миллиардов лет.
Если стрелолист растет вдоль берегов, то тина появляется в верхних слоях по всему водоему.
Описание нитчатых водорослей
Нитчатые водоросли представляют собой довольно длинные тонкие нити яркого зеленого цвета. Самые распространенные водоросли из этого вида – спирогира (Spirogyra), улотрикс (Ulotrix) и кладофора (Cladophora). Водоросли достигают длины пятидесяти сантиметров. Эти простейшие растения размножаются простым делением клеток.
Где растут нитчатые водоросли
Очень хорошо растут в воде с повышенной жесткостью. Всем известное знаменитое цветение воды в болотах и искусственных водохранилищах обязано именно нитчатым водорослям. В отличие от других водных растений имеют специфический приторный запах и солоноватый вкус. Думаю, что нормальный человек не будет пробовать на вкус болотную тину. Поверим специалистам, что вкус у тины острый и вяжущий. Нитчатые водоросли обитают во всех водоемах, где нет сильного течения. Химический состав учеными полностью не изучен.
Нитчатые водоросли в народной медицине
Народной медицине известно, что нитчатые водоросли помогают при воспалительных процессах на коже. Высушенные или свежие, но обязательно чистые растения прикладывают к ушибленным местам, маленьким ранкам и боль уменьшается. Водоросли не только уменьшают боль, но и способствуют заживлению небольших ран и язвочек.
Нитчатые водоросли и рыба
Водоросли активно впитывают в себя такие вещества как нитраты, фосфаты и перерабатывают в вещества безопасные для различных водных организмов (инфузорий, коловраток). По этой причине в водорослях обитают и кормятся личинки и мальки рыб, главным образом семейства карповых. Нитчатыми водорослями питаются различные виды рыб. Плотва просто обожает водоросли. Опытные рыболовы используют это растение в качестве насадки. Ловить удобнее всего удочкой в проводку. Насадка с водорослями должна медленно перемещаться. Если есть рыба, то медленно плывущая зелень обязательно привлечет ее внимание.
Водоросли с доисторических времен были частью диеты многих народов. Больше других известны своей любовью к водорослям японцы, но есть также сведения об активном употреблении водорослей среди викингов и кельтов (о красных водорослях рассказывается, в том числе, в нордических сагах). Полинезийцы и гавайцы издавна выращивали на специальных морских фермах ламинарию. Ели водоросли также древние греки, что отражается в том числе в одном из известных высказываний Платона: “Море излечивает от всех недугов!”.
Среди известных 10 000 видов водорослей съедобными и пригодными для другого коммерческого использования (косметики, удобрений и т.д.) считается 300-400 видов. Питательная ценность и терапевтические свойства водорослей объясняются характеристиками среды, в которой они растут.
Океан — гигантская минеральная ванна, в которой в биодоступной форме присутствуют все 56 минералов, которые необходимы нам для здоровья. Водоросли впитывают эти минералы, и именно поэтому являются одними из самых богатых, подчас уникальных их источников, в частности, йода, магния, кальция, железа, калия, марганца и других.
Питательные и терапевтические свойства водорослей
- Водоросли — единственный растительный источник жирных кислот Омега-3 в той форме, которая нужна людям для усвоения. Именно употреблением водорослей объясняется высокое содержание Омеги-3 в дикой рыбе. Тут уместно напомнить, что Омега-3 – это макроэлемент, необходимый человеку для здоровья мозга, иммунитета и регуляции воспалительных процессов .
- Водоросли — практически единственный значимый источник йода в местах с низким содержанием этого минерала в почве. Йод необходим для нормальной функции щитовидной железы, регулирующей наш метаболизм . Этот сложный минерал желательно употреблять исключительно в формате цельных продуктов, как водоросли, где он содержится вместе с антиоксидантом селеном, без которого йод способен еще больше нарушить функцию щитовидной железы.
- Водоросли известны своим защитным эффектом при радиации и загрязнении окружающей среды за счет действия на рецепторы йода и предотвращения попадания на них (рецепторы) молекул радиоактивного йода.
- Водоросли способствуют укреплению костей за счет содержания в них кальция в определенной пропорции с магнием и витамином К, которые вместе необходимы для правильного усвоения кальция.
- За счет высокого содержания хлорофилла в сочетании с магнием употребление водорослей поддерживает здоровую циркуляцию крови, функцию детоксикации — именно поэтому водоросли часто рекомендуют добавлять в смузи, используют в клиниках красоты для обертываний.
Распространенные морские съедобные водоросли
Большинство водорослей, которые используются в пищу — морские. Морские водоросли подразделяются на 3 основные категории по цвету: красный, зеленый и коричневый. Правда, цвет самих водорослей не всегда совпадает с их классификацией. Среди наиболее распространенных видов съедобных водорослей:
Араме
Известная у нас как морская капуста — тип японской ламинарии, (бурой водоросли) обычно высушивается и нарезается тонкими полосками, перед употреблением вымачивается и добавляется в супы и салаты. Араме является отличным источником йода, может содержать его в 100-500 раз больше чем морепродукты, витамина А в форме бета-каротина и кальция.
Вакамэ
Еще один тип бурой водоросли ламинарии, используется в весьма популярном салате чукка. Отличается высоким содержанием кальция, железа, витаминов А, Е и К. Фитохимическое вещество фукоксантин, которое содержится в вакамэ, способствует нормализации липидного и углеводного обмена, иными словами, может быть эффективным как часть терапии по снижению веса, при диабете второго типа.
Нори
Вид красной водоросли (несмотря на зеленый цвет), особенно известна, как материал, в который заворачивают роллы. В последнее время также популярна в виде снэков — поджаренных кусочков нори с солью и специями. Не очень значительный источник йода. Больше известна своим высоким содержанием белка — 30-50% от сухого веса, богата кальцием, железом, калием, витаминами Е и К, бета-каротином. Чипсы из нори легко сделать дома и использовать в качестве питательно-насыщенного перекуса!
Комбу
Вид коричневой водоросли (по цвету — тёмно-зеленая). Особенно известна высоким содержанием свободного глутамина — вещества, которому мы обязаны насыщенному белковому вкусу. В комбу содержатся ферменты, которые помогают переваривать полисахариды (вещества, в частности. в бобовых, которые у многих людей вызывают повышенное газообразование). За эти свойства комбу чаще всего используется при приготовлении японского насыщенного бульона — даши, а также добавляется в блюда с бобовыми, рисом для более легкого переваривания. Комбу отдает свои минералы во время варки, и как правило, вынимается из блюд по готовности. Листы комбу также могут использоваться как подобие крекеров — их поджаривают в духовке примерно 10 минут при температуре 180С, ломают на небольшие кусочки и сверху выкладывают топпинг. В Финляндии, на ужине биохакеров кусочки поджаренного комбу подавались с икрой минтая и высушенными черными лисичками и пользовались большим успехом.
Дульсе
Бурая водоросль, достаточно нейтрального и приятного мягкого вкуса, часто продается в виде мелких хлопьев, которые можно добавлять в соль, многие блюда при готовке. Дульсе, по результатaм некоторых исследований, является чемпионом среди водорослей по объему содержания полезных фитохимических веществ, в том числе тех, которые подавляют неконтролируемый рост клеток. Эти водоросли богаты йодом, кальцием и железом .
Ряд водорослей также широко используется в кулинарии за их желирующие свойства. Среди них агар-агар, каррагинан из ирландского мха.
Речные водоросли
Наиболее известные речные водоросли — спирулина и хлорелла, относятся к виду голубых речных водорослей.
Сине-зеленая речная водоросль. Из-за высокой питательной насыщенности, в частности, содержания белка в виде биодоступных аминокислот, ООН назвала спирулину возможным решением проблемы недоедания в бедных развивающихся странах.
Помимо высокого содержания белка, спирулина очень богата витаминами группы В, витамином К, бета-каротином, железом, марганцем, хромом, фитохимическими веществами антиоксидантного действия — и все это в биодоступной форме, в контексте цельного продукта. Клетчатка и фитохимические вещества в спирулине способствуют нормализации микрофлоры кишечника – росту и размножению дружественных бактерий и подавляют рост патогенов.
Из-за высокой питательной ценности спирулина является феноменальной питательной добавкой, которая способствует производству энергии на клеточном уровне, укреплению иммунитета, снижению воспалительных процессов, нормализации лимитного обмена.
Из-за весьма специфичного вкуса её часто глотают в форме таблеток, также добавляют в смузи. Дозы могут быть разные, так как это цельный продукт и негативных последствий от большого объема употребления обнаружено не было .
Одноклеточная зеленая водоросль, также обладает высокой питательной насыщенностью, но особенно известна своими хелатирующими свойствами, то есть способностью связывать токсические вещества и выводить их из организма, включая тяжелые металлы.
За счет высокого содержания веществ-антиоксидантов регулярное употребление хлореллы способствует снижению уровня оксидативного стресса, который лежит в основе преждевременного старения.
Известно особое вещество в хлорелле под названием “фактор роста хлореллы”, частью которого являются нуклеиновые кислоты, который необходимы для предотвращения мутаций ДНК и регенерации тканей, объем которых с возрастом снижается. Клеточные стенки хлореллы очень прочные, и для усвоения содержащихся в ней питательных веществ покупать нужно хлореллу с разбитыми стенками.
Важно знать!
При выборе водорослей важно знать место их происхождения. Так же, как водоросли впитывают из окружающей среды минералы, они впитывают токсические вещества — в местах особого загрязнения океана, в частности радиоактивного, как у берегов Японии. Именно поэтому в развитых странах все набирают органические водоросли, чье происхождение контролируется сертифицирующей организацией.
Водоросли, как и говорит само их название,- растения, обитающие в воде. Однако это не совсем так. Водоросли способны жить и размножаться в таких условиях, которые на первый взгляд кажутся совершенно непригодными для обитания.
Строение водорослей очень разнообразно. Они могут быть одноклеточными, колониальными, многоклеточными. Размеры их варьируют от нескольких микронов до 30 метров. Всего в природе насчитывается около 30 тысяч видов водорослей. Это самые древние растения Земли. Они обнаружены в отложениях, образованных от трех до одного миллиарда лет назад. Это им обязана земная атмосфера появлением кислорода. За такой длительный срок развития водоросли приспособились к самым невероятным условиям существования. Основная масса их обитает в морях, океанах, реках, ручьях, болотах - везде, где есть вода. Однако многие виды встречаются и на поверхности почвы, на скалах, в снегу, горячих источниках, соленых водоемах, где концентрация соли достигает 300 граммов на литр воды, и даже… в волосах ленивцев, обитающих во влажных лесах Южной Америки, и внутри волос белых медведей, живущих в зоопарках. У белых медведей волосы внутри полые, и там поселяется хлорелла вульгарис. При массовом раз¬витии водоросли «окрашивают» животных в зеленый цвет. Однако жизнь всех этих растений связана с водой, они могут легко переносить пересыхание, промерзание, но стоит появиться достаточному количеству влаги, как поверхность предметов покрывается зеленым налетом.
Есть виды водорослей, обитающие в качестве симбионтов внутри организма некоторых животных и растений. Всем известный лишайник - пример симбиоза гриба и водоросли.
Наземные, или, как их еще называют, воздушные водоросли, можно встретить на стволах деревьев, скалах, крышах домов, заборах. Эти водоросли обитают везде, где есть хоть малейшее постоянное увлажнение дождем, туманом, брызгами водопадов, росой. В засушливые периоды водоросли высыхают настолько, что легко крошатся. Произрастая на открытых участках, они днем сильно прогреваются на солнце, ночью охлаждаются, а зимой промерзают.
Несмотря, казалось бы, на неблагоприятные условия жизни, воздушные водоросли нередко развиваются в массовом количестве, образуя на поверхности предметов яркие налеты зеленого или красного цвета. На коре деревьев (чаще всего с северной стороны) самыми обычными поселенцами бывают зеленые водоросли - плеврококкус, хлорелла, хлорококк, трентеполия. Плеврококкус образует зеленые налеты на нижней части стволов деревьев, пней, заборов, тогда как трентеполия создает красно-коричневые налеты на всем стволе. Особенно много наземных водорослей в районах с влажным и теплым климатом. Ученые обнаружили более 200 видов, способных жить в теплой и горячей воде. Преобладающее их число относится к сине-зеленым. Больше всего видов живет в водоемах при температуре 35- 40 градусов тепла. С повышением температуры их число резко снижается.
На ледниках, снежниках, льдах нередко тоже поселяются водоросли, но уже других, холодолюбивых видов. В этих условиях они размножаются иногда настолько интенсивно, что окрашивают поверхность льда и снега в самые разнообразные цвета - красный, малиновый, зеленый, синий, голубой, фиолетовый, бурый и даже… черный - в зависимости от преобладания тех или иных холодолюбивых водорослей.
Весной, как только ослабевают морозы, снежные водоросли начинают интенсивно размножаться. Они имеют темную окраску и поэтому поглощают больше тепловых лучей, чем окружающая их белая поверхность, что способствует более быстрому таянию снега вокруг водорослей.
Чем выше в горы, тем менее разнообразен видовой состав водорослей. Постепенно исчезают диатомовые, зеленые, и ведущая роль переходит к ранее незаметным в общей массе сине-зеленым. Эти водоросли являются «снежными барсами» среди покорителей холодных высот. На высоте около 5 тысяч метров они становятся единственными обитателями ледников, образуя «границу жизни» в высокогорье. Не менее интенсивно развиваются водоросли во льдах арктического и антарктического бассейнов. Особенно активны диатомовые. Огромное их количество окашивает лед в бурый и желто-коричневый цвета.
«Цветение» льда в отличие от «цветения» снега происходит в основном за счет массового развития водорослей не на поверхности льда, а на нижних его частях, погруженных в морскую воду. Затем, с наступлением зимы, они вмерзают в лед. А по мере летнего оттаивания вмерзшие водоросли постепенно выходят на поверхность, где в лужах опресненной воды отмирают.
Водоросли развиваются и в озерах, где соленость настолько велика, что соль выпадает из насыщенного раствора. Очень высокую соленость переносят лишь немногие водоросли. Однако развиваются они в огромном количестве, окрашивая воду и солевой раствор (его еще называют «рапа») в зеленый, сине-зеленый и красный цвета. Например, в Астраханской области в старые времена встречались соленые озера, в которых соль была розовая, с запахом фиалки или спелой малины. Она очень ценилась и подавалась к царскому столу.
Другой обычный обитатель соленых озер - сине-зеленая водоросль хлороглея сарциноидная. Скопления огромных колоний этих водорослей часто срываются со своих мест, ветер и волны перегоняют их по всему озеру, затем выбрасывают на берег. Иногда образуются мощные пласты таких водорослей. Ил, оставшийся после отмирания хлороглеи, участвует в образовании лечебных грязей.
Значительная часть водорослей обитает в почве. Наибольшее их число встречается на поверхности почвы и в самом верхнем ее слое, куда проникает солнечный свет. Здесь они живут за счет фотосинтеза. С глубиной их численность и видовое разнообразие резко снижаются. Наибольшая глубина, на которой были обнаружены жизнеспособные водоросли,- 2 метра. Ученые считают, что туда их заносит вода или почвенные животные. В таких неблагоприятных условиях водоросли способны переходить на питание растворенными органическими веществами.
В земле жизнь водорослей связана с водными пленками, которые имеются на поверхности почвенных частиц. Корочки водорослей на почве, высыхающие в сухие периоды, начинают расти уже через несколько часов после увлажнения. У некоторых почвенных водорослей важным защитным приспособлением против засухи является обильное образование слизи, которая даже при небольшом увлажнении способна быстро поглощать и удерживать большое количество воды, в 8-10 раз превышающее сухую массу водорослей. Таким образом водоросли не только запасают воду, предотвращая высыхание, но и быстро поглощают ее при увлажнении.
Эти водоросли очень жизнеспособны. Например, много раз, удалось ученым оживить те, которые хранились в музеях в сухом состоянии десятки лет. Они способны переносить резкие колебания температур. Многие из них оставались жизнеспособными после того, как их нагревали до 100 или охлаждали до 195 градусов. Почвенные водоросли обладают устойчивостью против ультрафиолетового облучения и даже… радиоактивных излучений. Обладая различными приспособлениями против неблагоприятных условий среды, они первыми заселяют поверхности грунтов и принимают участие в почвообразовательном процессе, особенно в его начальной стадии.
Кандидат биологических наук
А. Садчиков
Водоросли могут использоваться в качестве индикаторов состояния водоема. Они являются биоиндикаторами. Они являются начальным звеном в трофической цепи экосистемы водоема.
Это обширная и неоднородная группа примитивных, напоминающих растения организмов. За немногими исключениями, они содержат зеленый пигмент хлорофилл, который необходим для питания путем фотосинтеза, т.е. синтеза глюкозы из диоксида углерода и воды. Очень редко встречаются бесцветные водоросли, но во многих случаях зеленый хлорофилл маскируется у них пигментами другого цвета. Фактически среди тысяч видов, входящих в эту группу, можно найти формы, окрашенные в любой из тонов солнечного спектра. Хотя водоросли иногда относят к наиболее примитивным организмам, это мнение можно принять лишь с существенными оговорками. Действительно, у многих из них отсутствуют сложные ткани и органы, сравнимые с хорошо известными у семенных растений, папоротниковидных и даже у мхов и печеночников, однако все процессы, необходимые для роста, питания и размножения их клеток, весьма, если не полностью, сходны с происходящими в растениях. Таким образом, физиологически водоросли достаточно сложны.
Водоросли - самые многочисленные, самые важные для планеты и шире всего распространенные фотосинтезирующие организмы. Их много повсюду - в пресных водах, на суше и в морях, чего нельзя сказать, например, о печеночниках, мхах, папоротниковидных или семенных растениях. Невооруженным глазом водоросли часто можно наблюдать в виде мелких или крупных пятен зеленой или иначе окрашенной пены ("тины") на поверхности воды. На почве или древесных стволах они обычно выглядят как зеленая или сине-зеленая слизь. В море слоевища крупных водорослей (макрофитов) напоминают красные, бурые и желтые блестящие листья различной формы.
Морфология и анатомия
Размеры водорослей широко варьируют - от микроскопических форм диаметром или длиной в тысячные доли сантиметра до морских гигантов длиной более 60 м. Многие водоросли - одноклеточные или состоят из нескольких клеток, образующих рыхлые агрегаты. Некоторые представляют собой строго организованные колонии клеток, но есть и настоящие многоклеточные организмы. Клетки могут соединяться торцами, образуя цепочки и нити - как ветвистые, так и неветвистые. Вся структура в целом иногда выглядит как маленький диск, трубка, булава и даже дерево, а иногда напоминает ленту, звезду, лодочку, шар, лист или пучок волос. Поверхность клеток может быть гладкой, или же покрытой сложным узором из шипов, сосочков, ямок и гребней.
У большинства водорослей клетки по общему строению сходны с зелеными клетками растений, например кукурузы или томата. Жесткая клеточная стенка, состоящая в основном из целлюлозы и пектиновых веществ, окружает протопласт, в котором различают ядро и цитоплазму с включенными в нее особыми органоидами - пластидами. Самые важные из них - хлоропласты, содержащие хлорофилл. В клетке также имеются заполненные жидкостью полости - вакуоли, которые содержат растворенные питательные вещества, минеральные соли и газы. Однако такая структура клетки свойственна не всем водорослям. У диатомовых одним их важнейших составляющих клеточной стенки является кремнезем, создающий как бы стеклянный панцирь. Зеленый цвет хлоропластов часто маскируется другими веществами, обычно - пигментами. У небольшого числа водорослей жесткой клеточной стенки нет совсем.
Локомоция
Многие водные вегетативные клетки и колонии водорослей, а также некоторые типы их репродуктивных клеток движутся довольно быстро. Они снабжены одним или несколькими бичевидными придатками - жгутиками, биение которых проталкивает их сквозь толщу воды. Некоторые лишенные клеточной стенки водоросли способны вытягивать вперед части своего тела, подтягивать к ним остальные и за счет этого "ползти" по твердым поверхностям. Такое движение называется амебоидным, поскольку примерно так же перемещаются всем известные амебы. Прямолинейная или зигзагообразная локомоция диатомовых - обладателей твердой клеточной стенки, - вероятно, обусловлена токами воды, создаваемыми различными струйчатыми движениями их цитоплазмы. Скольжение, ползание, волнообразное перемещение более или менее жестко прикрепленных к субстрату водорослей обычно сопровождается образованием и разжижением слизи.
Размножение
Почти все одноклеточные водоросли способны размножаться простым делением. Клетка делится надвое, обе дочерние клетки - тоже, и этот процесс в принципе может идти до бесконечности. Поскольку клетка погибает только в результате "несчастного случая", можно говорить о своего рода бессмертии. Особый случай - клеточное деление у диатомовых. Их панцирь состоит из двух половинок (створок), входящих друг в друга, как две части мыльницы. Каждая дочерняя клетка получает одну родительскую створку, а вторую достраивает сама. В результате у диатомеи одна створка может быть новой, а вторая - полученной в наследство от далекого предка. Протопласт некоторых вегетативных клеток способен разделяться с образованием подвижных или неподвижных спор. Из них после длительного или короткого периода покоя развивается зрелая водоросль. Это одна из форм бесполого размножения. При половом размножении у водорослей формируются мужские и женские половые клетки (гаметы). Мужская гамета сливается с женской, т.е. происходит оплодотворение, и образуется зигота. Последняя, обычно после периода покоя, длящегося в зависимости от вида водорослей от нескольких недель до нескольких лет, начинает расти и дает в конечном итоге взрослую особь. Гаметы сильно варьируют по размерам, форме и подвижности. У некоторых водорослей мужская и женская гаметы структурно сходны, а у других четко различаются, т.е. представляют собой спермии и яйцеклетки. Таким образом, половое размножение водорослей имеет множество форм и уровней сложности.
Распространение и экология
Водные водоросли
На планете трудно найти место, где не было бы водорослей. Обычно их считают водными организмами, и, действительно, подавляющее большинство водорослей обитает в лужах и прудах, реках и озерах, морях и океанах, причем в определенные сезоны они могут становиться там очень обильными. Водоросли прикрепляются к скалам, камням, кускам древесины, к водным растениями или же свободно плавают, составляя часть планктона. Временами эта их взвесь, включающая миллиарды микроскопических форм, достигает консистенции горохового супа, заполняя собой обширные пространства озер и морей. Такое явление называют "водорослевым цветением" воды. Глубина, на которой можно встретить водоросли, зависит от прозрачности воды, т.е. ее способности пропускать необходимый для фотосинтеза свет. Большинство водорослей сосредоточено в поверхностном слое толщиной несколько дециметров, однако некоторые зеленые и красные водоросли встречаются и на значительно большей глубине. Отдельные виды способны расти в океане на глубине 60-90 м. Некоторые водоросли, даже вмерзнув в лед, могут сохранять в состоянии анабиоза жизнеспособность на протяжении многих месяцев.
Почвенные водоросли
Несмотря на свое название, водоросли встречаются не только в воде. Например, их очень много в почве. В 1 г хорошо унавоженной почвы можно обнаружить ок. 1 млн. их отдельных экземпляров. Те, что сосредоточены на поверхности почвы и непосредственно под ней, питаются путем фотосинтеза. Прочие живут в темноте, бесцветны и поглощают растворенную пищу из окружающей среды, т.е. являются сапрофитами. Основная группа почвенных водорослей - диатомовые, хотя местами в этой среде обитания обильны также зеленые, желто-зеленые и золотистые водоросли.
Снежные водоросли в больших количествах часто встречаются во льдах и снегах арктической и антарктической пустынь, а также альпийских высокогорий. В холодных полярных морях они растут столь же хорошо, как и в горячих источниках. Так называемый "красный снег" - результат присутствия в нем микроскопических водорослей. Снежные водоросли бывают окрашены в красный, зеленый, желтый и бурый цвет.
Другие типы водорослей
Водоросли живут и во многих других местообитаниях, иногда весьма необычных. Они встречаются, например, на поверхности или внутри водных и наземных растений. Поселяясь в тканях многих тропических и субтропических видов, они растут здесь настолько активно, что могут повреждать их листья: у чайного куста такая болезнь называется "ржавчиной". В умеренном климате водоросли часто покрывают зеленым налетом кору деревьев, обычно с затененной стороны. Некоторые зеленые водоросли образуют симбиотические ассоциации с определенными грибами; такие ассоциации представляют собой особые, вполне самостоятельные организмы, называемые лишайниками. Ряд мелких форм растет на поверхности и внутри более крупных водорослей, а один род зеленых водорослей - только на панцире черепах. Зеленые и красные водоросли встречаются в волосяных фолликулах трехпалых ленивцев, населяющих дождевые тропические леса Центральной и Южной Америки. Растут водоросли и на теле рыб и ракообразных. Возможно, некоторые плоские черви и кишечнополостные могут вообще не заглатывать пищу, поскольку получают ее от зеленых водорослей, обитающих в их теле.
Лимитирующие экологические факторы
Хотя водоросли встречаются практически везде, для жизни каждому их виду необходимо определенное сочетание освещенности, влажности и температуры, наличие необходимых газов и минеральных солей. Для фотосинтеза нужны свет, вода и диоксид углерода. Некоторые водоросли переносят значительные периоды почти полного высыхания, однако для роста им все равно требуется вода, служащая единственной средой обитания для подавляющего большинства форм. Содержание кислорода и СО 2 в водоемах сильно варьирует, однако водорослям их обычно вполне хватает. Большие количества водорослей в мелких водоемах иногда за ночь расходуют столько кислорода, что вызывают массовый замор рыбы: ей становится нечем дышать. Для роста водорослей необходимы растворенные в воде соединения азота и многих других химических элементов. Концентрация этих минеральных солей в толще воды гораздо ниже, чем во многих почвах, но целому ряду видов ее, как правило, достаточно для массового развития. Иногда рост водорослей резко ограничивается из-за недостатка одного-единственного элемента: диатомовые, например, редки в воде, содержащей мало силикатов.
Делались попытки разделить водоросли на экологические группы: водные, почвенные, снежные или накоровые формы, эпибионты и т.д. Некоторые водоросли растут и размножаются только в строго определенное время года, т.е. могут считаться однолетниками; другие - многолетники, у которых лишь размножение приурочено к определенному времени. Ряд одноклеточных и колониальных форм завершает вегетативную и репродуктивную фазы своего жизненного цикла всего за несколько дней. Все эти феномены, безусловно, связаны не только с наследственностью организмов, но и с различными факторами окружающей их среды, однако выяснение точных взаимосвязей внутри намечающихся экологических групп водорослей - дело будущего.
Водоросли в прошлом
Вполне вероятно, что некоторые формы водорослей существовали уже в древнейшие геологические эпохи. Многие из них, судя по современным видам, не могли из-за особенностей своего строения (отсутствия твердых частей) оставить окаменелостей, поэтому сказать, какими точно они были, невозможно. Ископаемые формы основных нынешних групп водорослей, кроме диатомовых и нескольких других, известны с палеозоя (570-245 млн. лет назад). Наиболее обильными в ту эпоху, вероятно, были зеленые, бурые, красные и харовые водоросли, обитавшие в морях и океанах. Косвенное свидетельство раннего появления на нашей планете водорослей - научно доказанное существование в палеозое множества морских животных, которые должны были питаться органикой. Первичным ее источником для них скорее всего служили фотосинтезирующие водоросли, потребляющие только минеральные вещества.
Ископаемые диатомовые водоросли
Ископаемые диатомовые водоросли (диатомеи) в виде особой горной породы - т.н. диатомита - обнаружены во многих регионах. Диатомит бывает как морского, так и пресноводного происхождения. В Калифорнии, например, находится его залежь площадью примерно 30 км 2 и мощностью почти 400 м. Она состоит почти исключительно из панцирей диатомей. В 1 см 3 диатомита их насчитывается до 650 тысяч.
Эволюция водорослей
Многие группы водорослей, похоже, мало изменились со времени своего возникновения. Впрочем, определенные их виды, некогда весьма обильные, сейчас вымерли. Крупных колебаний в видовом разнообразии и общей численности водорослей на протяжении истории Земли, насколько известно, не было. Водные местообитания за многие миллионы лет менялись слабо, и современные формы водорослей существуют, безусловно, уже очень долго. Маловероятно, что какая-либо крупная группа водорослей появилась позже палеозоя или раннего мезозоя (240 млн. лет назад).
Экономические аспекты
Причиняемый вред
Некоторые водоросли наносят экономический ущерб или по крайней мере доставляют большие неприятности. Они загрязняют источники воды, часто придавая ей неприятный вкус и запах. Некоторые массово размножившиеся виды вполне можно идентифицировать по специфическому для них "аромату". К счастью, теперь существуют т.н. альгициды - вещества, эффективно убивающие водоросли и при этом не ухудшающие качества питьевой воды. Для борьбы с водорослями в рыбоводных прудах используют и такие меры, как повышение "проточности" системы, ее затенение и взмучивание. Раки, например, поддерживают мутность воды, достаточную для того, чтобы сильно замедлить рост водорослей. Некоторые водоросли, особенно в периоды своего "цветения", портят места, отведенные для купания. Многие морские макрофиты во время штормов отрываются от субстрата и выбрасываются волнами и ветром на пляж, буквально заваливая его своей гниющей массой. В их плотных скоплениях могут запутываться мальки рыб. Несколько видов водорослей, попадая в организм животных, вызывают отравления, иногда смертельные. Другие оказываются сущим бедствием в теплицах или повреждают листья растений.
Полезность водорослей
У водорослей множество полезных свойств.
Пища для водных животных. Водоросли можно считать первичным источником пищи для всех водных животных. Благодаря присутствию хлорофилла они синтезируют из неорганических веществ органические. Рыбы и другие водные животные потребляют эту органику непосредственно (поедая водоросли) или косвенно (поедая других животных), поэтому водоросли можно считать первым звеном почти всех пищевых цепей в водоемах.
Пища для человека. Во многих странах, особенно на Востоке, люди используют в пищу несколько видов крупных водорослей. Питательная ценность их невелика, однако содержание витаминов и минеральных веществ в такой "зелени" может быть довольно высоким.
Источник агара. Из некоторых моских водорослей получают агар - студенистое вещество, используемое для приготовления желе, мороженого, крема для бритья, салатов, эмульсий, слабительных средств, а также для выращивания микроорганизмов в лабораториях.
Диатомит. Диатомит применяется в составе абразивных порошков и фильтров, а также служит теплоизоляционным материалом, заменяющим асбест.
Удобрение. Водоросли - ценное удобрение, и морские макрофиты с давних времен используются для подкормки растений. Почвенные водоросли могут во многом определять плодородие участка, а развитие на голых камнях лишайников считается первой стадией почвообразовательного процесса.
Водорослевые культуры. Биологи уже давно выращивают водоросли в лабораториях. Сначала их выращивали в маленьких прозрачных чашках с прудовой водой на солнечном свету, а в последнее время применяют для этого особые культуральные среды с определенным количеством минеральных солей и специальных ростовых веществ, а также регулируемые источники искусственного света. Обнаружено, что для оптимального развития некоторых водорослей необходимы весьма специфические условия. Изучение таких лабораторных культур необыкновенно расширило наши знания о росте, питании и размножении этих организмов, а также об их химическом составе. Сейчас в разных странах уже построены опытные установки, представляющие собой своего рода огромные аквариумы. На них в строго контролируемых условиях с использованием сложной аппаратуры проводятся эксперименты для выяснения перспектив использования водорослевых культур. В результате доказано, что продукция сухого вещества водорослей на единицу площади может быть гораздо выше, чем у нынешних сельскохозяйственных растений. Некоторые из использованных видов, например одноклеточная зеленая водоросль хлорелла (Chlorella), дают "урожай", содержащий до 50% пригодного в пищу белка. Не исключено, что будущие поколения людей, особенно в густонаселенных странах, станут использовать искусственно выращенные водоросли.
Классификация водорослей
В прошлом водоросли считались примитивными растениями (без специализированных проводящих, или сосудистых, тканей); их выделяли в подотдел водорослей (Algae), который вместе с подотделом грибов (Fungi) составлял отдел талломных (слоевцовых), или низших растений (Thallophyta), - один из четырех отделов царства растений (некоторые авторы вместо термина "отдел" пользуются зоологическим термином "тип"). Далее водоросли разделяли по цвету - на зеленые, красные, бурые и др. Цвет - достаточно прочная, но не единственная основа для общей классификации этих организмов. Более существенны для выделения различных групп водорослей типы формирования их колоний, способы размножения, особенности хлоропластов, клеточной стенки, запасных веществ и т.п. Старые системы обычно признавали около десяти таких групп, считавшихся классами. Одна из современных систем относит к "водорослям" (этот термин утратил классификационное значение) восемь типов (отделов) царства протистов (Protista); впрочем, такой подход признается не всеми учеными.
Зеленые водоросли отдел (тип) Chlorophyta царства протистов
Обычно они 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.
Один из хорошо известных родов - плеврококк (Pleurococcus), одноклеточная водоросль, образующая зеленые налеты, часто наблюдаемые на коре деревьев.
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.
Cladophora растет в виде мягких, сильно ветвящихся "кустиков", прикрепляющихся к камням у берегов рек.
Basiocladia образует зеленый налет на спине пресноводных черепах.
Состоящая из многих клеток водяная сеточка (Hydrodictyon), обитающая в стоячих водах, по строению действительно напоминает "авоську".
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. У свободноплавающей колониальной водоросли Scenedesmus серповидные или продолговатые клетки объединены в короткие цепочки. Этот род обычен в аквариумах, где его массовое размножение приводит к появлению в воде зеленого "тумана".
Самая крупная зеленая водоросль - морской салат (Ulva), макрофит листовидной формы.
Красные водоросли (багрянки) составляют отдел (тип) Rhodophyta царства протистов
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. Batrachospermum - студенистая на ощупь сильно ветвистая водоросль, состоящая из буроватых или красноватых похожих на бусины клеток. Lemanea - щетковидная форма, часто растущая в быстро текущих речках и водопадах, где ее талломы прикрепляются к камням. Audouinella - нитчатая водоросль, встречающаяся в мелких речках. Ирландский мох (Chondrus cripus) - обычный морской макрофит. Багрянки не образуют подвижных клеток. Их половой процесс очень сложен, и один жизненный цикл включает несколько фаз.
Бурые водоросли 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. Экземпляры, образующие гаметы, часто совершенно не похожи на организмы того же вида, размножающиеся только спорами.
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. Обычно створки пронизаны порами или имеют щель, называемую швом. В клетке находится ядро. 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. Различают два типа диатомей: перистые с удлиненными двусторонне-симметричными клетками (они наиболее обильны в пресных водах) и центрические, клетки которых, если смотреть со створки, выглядят округлыми или многоугольными (их больше всего в морях).
Как уже упоминалось, панцири этих водорослей сохраняются после смерти клеток и оседают на дно водоемов. 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. В конце лета Euglena sanguinea может окрашивать прудовую воду в красный цвет.
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. Некоторые динофлагеллаты вызывают фосфоресценцию воды в тропических морях.
Золотистые водоросли
Они входят наряду с другими в отдел (тип) Chrysophyta царства протистов. Цвет их желто-бурый, а клетки бывают подвижными (жгутиковыми) или неподвижными. Размножение бесполое с образованием пропитанных кремнеземом цист.
Желто-зеленые водоросли
Сейчас их 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)
Это - многоклеточные водоросли, составляющие отдел (тип) Charophyta царства протистов. 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 половое. Харовые вряд ли близки к какой-либо из перечисленных выше групп, хотя некоторые ботаники считают, что они произошли от зеленых водорослей.
Литература
Энциклопедия "Мир вокруг нас""Энциклопедия для детей. Биология." издательство Аванта+
Горленко "Курс низших растений"
В лужах часто обитает одноклеточная зеленая водоросль хламидомонада. Название этого организма состоит из двух иностранных слов. В переводе на русский язык «монада» означает простейший организм, «хламида» - одежда, то есть дословно – простейший организм, покрытый оболочкой (одеждой). Если рассматривать эту водоросль под микроскопом, то хламидомонада выглядит как небольшой шарик зеленого цвета. Эта водоросль передвигается с большой скоростью с помощью двух жгутиков, расположенных у нее на переднем конце.
Все хламидомонады состоят из единственной клетки. Снаружи она имеет прозрачную оболочку, под которой находится протоплазма с заключенным в нем ядром. Хламидомонада имеет формц чаши и окрашена в зеленый цвет, так как в ней находится зеленое тело – хроматофора. В связи с наличием хлорофилла хламидомонада питается и образует органические вещества, как и все зеленые растения. Эта водоросль всей поверхностью оболочки поглощает растворы минеральных солей и углекислый газ из атмосферного воздуха. При реакциях преобразования углекислого газа и воды на свету в хроматофоре хламидомонады образуется крахмал и другие органические вещества. Дыхание водоросли, так же, как и других живых организмов, осуществляется при поглощении кислорода, растворенного в воде.
Размножение хламидомонады происходит двумя способами. Более простой способ - деление организма хламидомонады вначале на две клетки. Затем каждая из вновь образованных клеток делится еще на две, возможно еще деление. Так, одна хламидомонада дает начало четырем или восьми клеткам. Все они начинают самостоятельную жизнь и увеличиваются вскоре до размеров взрослой водоросли. Этот тип размножения способом простого деления клетки носит название бесполого размножения.
Второй способ размножения сложнее описанного выше. Вначале хламидомонада делится на множество небольших подвижных клеток, каждая из которых имеет жгутик. Такие клетки соединяются парами в области передних краев – «носиками», затем их протоплазмы сливаются. Каждые из этих двух клеток образуют новый организм, который покрывается прочной оболочкой. Это дает возможность хламидомонаде выживать в неблагоприятных условиях (при низкой температуре и пониженной влажности). После окончания периода покоя при наступления благоприятных условий для жизни из такой покоящейся клетки (споры) появляется несколько клеток. Появившиеся юные хламидомонады, оставив оболочку материнской клетки, превращаются во взрослых хламидомонад. Этот тип размножения, когда две клетки соединяются, а образовавшаяся новая клетка снова делится на несколько клеток, именуется половым размножением.
Многие замечали в прудах, озерах, реках возле берега зеленую тину. Если отобрать часть такой тины, отмыть ее под проточной водой и разложить на светлой матовой поверхности, то можно увидеть, что тину образуют множество тонких зеленых нитей. Это многоклеточные водоросли зеленого цвета. Среди них часто встречается спирогира, также имеющая форму нитей. Если рассмотреть эту водоросль под микроскопом, заметно, что спирогира является длинной неветвящейся нитью, состоящей из одного ряда крупных клеток. Структура каждой клетки такова: ядро, протоплазма и хроматофор, заключенные в оболочку. Хроматофор, содержащий хлорофилл, выглядит как извитая зеленая лента.
Если поставить банку со спирогирой в воде на солнечный свет, через некоторое время станут заметны пузырьки воздуха, накапливающиеся на нитях спирогиры и стенках банки. Это объясняется тем, что спирогира, как и остальные зеленые растения, преобразует поглощенный углекислый газ в кислород. Кроме того, это растение образует крахмал – органическое вещество.
Размножение спирогиры происходит двумя способами. Более простой – путем разрыва нити на несколько частей. Также водоросль может размножаться посредством слияния двух клеток нити с формированием споры. Спора может длительно сохраняться в неблагоприятных условиях, а при прорастании из нее развивается новое растение.
Водоросли имеют огромное значение в существовании водоемов. Благодаря жизнедеятельности водорослей, из воды поглощается углекислый газ и выделяется кислород. Вследствие этого процесса обеспечиваются благоприятные условия для дыхания и жизни обитателей озер, рек, прудов, в том числе рыб. Также водоросли служат кормом мелким животным водоемов, которых, в свою очередь, поедают рыбы. А некоторые рыбы питаются водорослями. Этот факт учитывают при разведении рыбы в водоеме. Потому стараются создать благоприятную среду обитания и для водорослей. С этой целью применяют минеральные соли как удобрение для водоемов.
В большом количестве многоклеточные водоросли встречаются в океанах и морях. Морские водоросли имеют бурый или красный цвет. Бурые водоросли могут достигать в длину 100 метров, то есть имеют большую длину, чем высота самых высоких деревьев.
Практическое значение водорослей невозможно переоценить. Огромная масса этих водорослей после бури оказывается на берегу. Среди этих груд водорослей можно найти ламинарию, тело которой выглядит как длинные пластины, напоминающие листья. Ламинария используется как кормовое растение для сельскохозяйственных животных.
Китайцы называют некоторые виды водорослей «морской капустой» и употребляют их в пищу, изготавливают их водорослей разнообразные блюда местной кухни. Золу многих водорослей перерабатывают для получения йода. А перегнивающие остатки водорослей применяют в качестве удобрения на полях.
Таким образом, большая часть водорослей живет в водоемах. Среди них есть как одноклеточные, так и многоклеточные. В состав клеток водорослей, как и других зеленых растений, входит хлорофилл. В этом их отличие от бактерий. Главное отличие водорослей от цветковых растений состоит в том, что у них нет стеблей, корней и листьев. Соответственно, они не цветут и не плодоносят.
Водоросли чрезвычайно важны в окружающей среде. Ими выделяется кислород, так необходимый для дыхания животных, обитающих в водоемах. Водоросли являются кормом для некоторых видов рыб. В сельском хозяйстве морские водоросли используют как корм для скота, для удобрения полей. Из водорослей добывают йод, а также некоторые виды используют в пищу.
