Ботаника Альгология и микология Лекция 4 ОТДЕЛ

Ботаника. Альгология и микология Лекция 4

ОТДЕЛ OCHROPHYTA классы Xanthophyceae и Phaeophyceae

Отличительные признаки классов Xanthophyceae и Phaeophyceae признак Xanthophyceae (Желтозеленые водоросли) строение хлоропластов 2 мембраны собственно хлоропласта и 2 мембраны ЭПР; тилакоиды собраны по 3; есть опоясывающая ламелла 2 мембраны собственно хлоропласта и 2 мембраны ЭПР; тилакоиды собраны по 3; есть опоясывающая ламелла хлорофиллы а, с; дополнительные - вошериоксантин, β-каротин, диатоксантин (фукоксантина нет) хлорофилл а, с; дополнительные – β -каротин, ксантофиллы, в том числе фукоксантин клеточные покровы клеточная стенка пектиновая или целлюлозная, часто состоит из налегающих друг на друга частей клеточная стенка включает целлюлозу, соли альгиновой кислоты, фукоиданы жгутики 2, гетероморфные и гетероконтные запасные продукты хризоламинарин, масло и т. д. (откладываются вне хлоропластов) ламинарин, хризоламинарин, маннитол, жиры (откладываются вне хлоропластов) фотосинтетические пигменты Phaeophyceae (Бурые водоросли)

класс Tribophyceae (=Xanthophyceae) порядок Tribonematales Представитель: Tribonema порядок Botrydiales Представитель: Botrydium порядок Vaucheriales Представитель: Vaucheria

Желто-зеленые водоросли: Tribonema

Экологическая и морфологическая характеристика порядков желтозеленых водорослей порядок представитель Tribonematales (Трибонемовые) Tribonema (Трибонема) Vaucheriales (Вошериевые) Vaucheria (Вошерия) Botrydium sp. внешний вид экология микроскопический планктон, обрастатель таллом, в виде нити местообитание морфология таллома пресные воды макроскопический планктон, морские и обрастатель таллом, в виде пресные ветвящихся нитей воды, почва нитчатый сифональ -ный Heterochloris sp.

Желто-зеленые водоросли: Botrydium

Особенности биологии желтозеленых водорослей порядок размножение жгутиковые стадии жизненный цикл вегетативное бесполое половое Tribonematales (Трибонемовые) фрагментацией апланоспорами, зооспорами возможно изогамия зооспоры гаплоидный, зиготическая редукция Vaucheriales (Вошериевые) фрагментацией синзооспорами оогамия сперматозоиды, синзооспоры диплоидный, гаметическая редукция Vaucheria sp. Botrydium sp. Tribonema sp. (фото с сайтов http: //www. biltek. tubitak. gov. tr, http: //www. keweenawalgae. mtu. edu, http: //www. protist. i. hosei. ac. jp)

Желто-зеленые водоросли: Vaucheria

класс Phaeophyceae (=Fucophyceae) Порядок Ectocarpales Представитель: Ectocarpus Порядок Sphacelariales Представитель: Sphacelaria Порядок Dictyotales Представитель: Dictyota, Dilophus, Padina Порядок Laminariales Представитель: Laminaria, Macrocystis, Nereocystis, Alaria Порядок Fucales Представитель: Fucus, Cystoseira, Sargassum

Экологическая и морфологическая характеристика порядков бурых водорослей порядок представитель Ectocarpales Ectocarpus (Эктокарповые) (Эктокарпус) Laminariales Laminaria (Ламинариевые) (Ламинария) Fucales (Фукусовые) Fucus (Фукус) внешний вид макроскопический таллом, в виде кустиков экология местообитание морфология таллома бентос морские виды гетеротрихальный спорофит макроскопический, ♀гаметофит - часто редуцирован до оогония; ♂ - в виде ветвящихся нитей бентос морские виды спорофит – паренхиматозный; гаметофит - гетеротрихальный макроскопический таллом, ремневидноуплощенный, дихотомически ветвящийся бентос морские виды паренхиматозный

Особенности биологии бурых водорослей порядок размножение жгутиковые стадии жизненный цикл вегетативное бесполое половое Ectocarpales (Эктокарповые) - зооспорами изогамия (физиологическа я гетерогамия) 2 -х жгутиковые гапло-диплоидный, гаметы, спорическая зооспоры редукция (изоморфный) Laminariales (Ламинариевые) - зооспорами оогамия 2 -х жгутиковые гапло-диплоидный, сперматозоиды, спорическая зооспоры редукция (гетероморфный) Fucales (Фукусовые) на ризоидах есть клетки, способные дать новый таллом отсутствует оогамия 2 -х жгутиковые сперматозоиды диплоидный, гаметическая редукция

Виды рода Ectocarpus (фото с сайтов http: //www. kentsimmons. uwinnipeg. ca, http: //www. tcdlife. ie, http: //www. marine-genomics-europe. ru)

Жизненный цикл Ectocarpus с изоморфной сменой генераций 1 – спорофит с одногнездными (2) и многогнездными (3) зооспорангиями; 4 – гаметофит с гаметангиями (5); 6 – гаметы; 7 - зигота.

Бурые водоросли: пор. Sphacelariales (Sphacelaria spp. )

Бурые водоросли: пор. Dictyotales (Dictyota dichotoma)

Dictyota dichotoma

Dilophus fasciola Padina pavonia

Внешний вид бурой водоросли Padina pavonia

Laminaria sp. в Тихом океане

Laminaria digitata в Белом море

Заросли Macrocystis sp. и Alaria esculenta (фото с сайтов: http: //www. guiamarina. com, http: //www. herba. msu. ru)

Жизненный цикл Laminaria с гетероморфной сменой генераций 1 – спорофит с сорусами зооспорангиев (2); 3 - зооспоры; 4 – микроскопические гаметофиты: мужской с антеридиями (5), женский с оогониями (6); 7 – сперматозоид; 8 – яйцеклетка.

Виды рода Sargassum (фото с сайтов http: //www. biol. tsukuba. ac. jp, http: //www. coexploration. org) Fucus vesiculosus (фото с сайтов: http: //www. rz. uni-karlsruhe. de, http: //www. dadamo. com)

Фукусовые (Fucus vesiculosus) при отливе

А Б А, Б - Fucus sp. Разрез женского скафидия (фото с сайта http: //www. skidmore. edu, http: //www. ias. unt. edu) В - Fucus sp. Разрез мужского скафидия (фото с сайта http: //www. creaweb. fr) В

Саргассово море

Саргассово море (стрелкой – саргассова рыба)

Cystoseira crinita в Черном море

Практическое значение бурых водорослей ü Употребление в пищу (например, виды рода Laminaria). ü Использование в качестве удобрений, на корм скоту ü Использование в промышленности Бурые водоросли продуцируют β-глюкан ламинарин, спирт маннит, альгинаты, используемые в фармакологии, текстильной, пищевой промышленности и т. д. фото с сайтов: http: //www. golden-bee. ru, www. terebess. hu, www. homespa. ru, www. slavyan-salat. ru, www. marinar. ru

Значение бурых водорослей ПИЩЕВОЕ • Всего известно около 170 видов съедобных макрофитов (бурые – 54 вида) • В пищевом рационе японцев – 20% занимают водоросли (1 - выход белка до 70% сухой массы; 2 - содержат все аминокислоты; 3 – выход белка на единицу площади за единицу времени в 10 -100 раз превышает традиционные культуры) • Богатейший источник витаминов (тиамин, рибофлавин, фолиевая, никотиновая, аскорбиновая кислоты), микроэлементов и др. физиологически активных веществ; витамин А обнаружен в чистом виде (в наземных растениях – в виде его провитаминов или каротина); органических кислот (яблочная, лимонная, янтарная, аскорбиновая –до 420 мг% - у Fucus vesiculosus) • Бурые водоросли – богатейший источник фикоколлоидов (агар-агар, агароид, альгиновая кислота, альгинаты), маннита, сорбита: агар – прекрасный заменитель желатина (желе, пастила, джем, мармелад, конфеты, печенье, мороженое, щербеты) • Альгинаты – при консервировании, изготовлении фруктовых соков, хлебо-булочных (2 -3%) и кондитерских изделий (1%), 0, 1% альгината – в молочных изделиях (какао, шоколадно-молочные смеси), как стабилизатор (в сырах, сырках, пудингах) • Глутаминовая кислота из отвара морской капусты – придает вкус пище • Японские деликатесы (из ламинарии – до 250): агура-амаки (с хлебом), Огураяма (закуска к пиву), комбу-га (как чайная заварка), комбу-ама (конфета-леденец)

Значение бурых водорослей МЕДИЦИНСКОЕ: - Увеличивает кол-во эритроцитов, гемоглобина, вес тела (после операций, лучевой терапии); - Снижает риск атеросклероза; - Применяется при лечении болезней щитовидной железы (высокое содержание йода в форме йодида – в тысячи раз больше, чем в воде); - Агар используется в диагностике рака; - Агар – сырье для медицинских препаратов (из агара изготавливают кровеостанавливающие тампоны и порошки; заменители крови); - Альгинаты – в фармацевтике (растворимые хирургические нити, пасты, лечебные мази, биопротекторы); в качестве связующего материала в пилюлях, таблетках с антибиотиками, сульфопрепаратами – для медленного рассасывания); - Метаболиты бурых водорослей (полимеры) – противоядие против сильнейших ядов (типа кураре);

Лечебное обертывание из бурых водорослей (Laminaria spp. , Fucus spp. )

ОТДЕЛ RHODOPHYTA (КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ) Apoglossum ruscifolium

Розовое озеро

Отличительные признаки отдела Rhodophyta признак Rhodophyta (Красные водоросли) типы дифференциации талломов коккоидный, гетеротрихальный, псевдопаренхиматозный (с верхушечным ростом), паренхиматозный строение хлоропластов хлоропласты с двумя мембранами, «хлоропластная эндоплазматическая сеть» отсутствует, тилакоиды одиночные фотосинтетические пигменты хлорофилл а; дополнительные – каротиноиды (зеаксантин, антераксантин, лютеин, неоксантин); фикобилипротеины (фикоэритрин, фикоцианин, аллофикоцианин) клеточные покровы клеточная стенка: основные компоненты – целлюлоза и пектиновые вещества (агар, каррагинан) жгутики жгутиковых стадий нет запасные продукты багрянковый крахмал (откладывается вне хлоропластов и пиреноидов, в цитоплазме)

Отличительные признаки отдела Rhodophyta признак Rhodophyta (Красные водоросли) Жизненный цикл Гаплодиплофазный, спорическая редукция, с 3 многоклеточными фазами (2 – диплоидны) Бесполое размножение Посредством неподвижных моно- или тетраспор, развивающихся на спорофитах (мейоз – перед образованием спор) Половой процесс Оогамия (карпогон развивается на особой карпогонной ветви) Строение женских Карпогон состоит из брюшка и трихогины (отсутствует у органов бангиевых) Строение мужских Сперматангии продуцируют мелкие, голые, неподвижные органов спермации Продукт полового процесса Карпоспоры

Система отдела Rhodophyta класс Rhodophyceae порядок Bangiales - Бангиевые Представитель: Porphyra (Conchocelis) Порядок Nemaliales - Немалиевые Представители: Nemalion порядок Batrachospermales - Батрахоспермовые Представитель: Batrachospermum (Chantransia) порядок Gigartinales - Гигартиновые Представитель: Phyllophora crispa порядок Corallinales - Коралиновые Представитель: Corallina, Lithothamnion порядок Palmariales - Пальмариевые Представитель: Palmaria порядок Ahnfeltiales - Анфельциевые Представитель: Ahnfeltia порядок Ceramiales - Церамиевые Представитель: Callithamnion, Ceramium, Delesseria, Polysiphonia, Dasya, Laurensia

Экологическая и морфологическая характеристика порядков красных водорослей Местообитание морфология таллома бентос морские воды гаметофит Porphyra -тканевой; Conchocelis и Bangia – нитчатый макроскопический, в виде ветвящихся нитей, сильно ослизнены бентос пресные воды гетеротрихальный; Chantransia нитчатый макроскопические, в виде красных или бурых кустиков бентос морские воды гетеротрихальный порядок представитель внешний вид Bangiales (Бангиевые) Bangia, Porphyra (Conchocelis стадия спорофита) макроскопческий, в виде 1 -2 -х слойной розоватой пластинки; Conchocelis – в виде розоватого налета на раковинах моллюсков Batrachospermales (Батрахоспермовые) Batrachospermum (диплоидная стадия – Chantransia) Ceramiales (Церамиевые) Ceramium, Polysiphonia Экология

Особенности биологии красных водорослей порядок Bangiales (Бангиевые) Batrachospermales жгутиковые стадии размножение вегетативное бесполое жизненный цикл половое апланоспорами участками (моноспорами) таллома (Conchocelis) оогамия отсутствуют гаплодиплоидный, спорическая редукция моноспорами оогамия отсутствуют гаплодиплоидный, соматическая редукция тетраспорами оогамия отсутствуют гаплодиплоидный, спорическая редукция у некоторых представителей (Батрахоспермовые) – фрагментация Ceramiales у некоторых (Церамиевые) представителей – фрагментация

Отличительные признаки отдела Rhodophyta Варианты Детали развития карпоспор Бангиевые Зигота (оплодотворенный карпогон) делится на 2 -32 карпоспоры Гонимобласты из брюшка (Батрахоспермовые) Карпогон без трихогины. После оплодотворения из брюшка вырастают гонимобласты (ветвящиеся нити), конечные клетки их превращаются в карпоспорангии, производящие по 1 карпоспоре Гонимобласты развиваются из ауксилярных клеток 1. Ауксилярные клетки удалены от карпогона. Из брюшка после оплодотворения вырастают ообластемные нити, подрастающие к ауксилярным клеткам. Слияние (без кариогамии) стимулирует деление 2 n ядер ообластемных нитей, образующих гонимобласты (карпоспорофиты). Карпоспорофит (гонимокарп) – особая 2 n стадия развития. Гонимобласты развиваются из ауксилярных клеток 2. Ауксилярные клетки вблизи карпогона (прокарпий), развиваются до оплодотворения. Ауксилярная клетка сливается с брюшком оплодотворенного карпогона, далее из нее развиваются гонимобласты с карпоспорангиями, продуцирущие карпоспоры. Карпоспорангии собраны в тесные группы - цистокарпии Гонимобласты развиваются из ауксилярных клеток 3. Ауксилярные клетки вблизи карпогона (прокарпий). Ауксилярные клетки развиваются только после оплодотворения карпогона (пор. Ceramiales)

порядок Bangiales Porphyra sp. стадия Conchocelis фото с сайтов http: //www. is. asu. edu, www. iptek. net. id, www. bio. mtu. edu, www. terebess. hu

Porphyra lecosticta в среде обитания

Пор. Nemalionales Немалион глистовидный

Пор. Batrachospermatales Внешний вид Batrachospermum sp.

порядок Batrachospermales Batrachospermum sp. и диплоидная стадия – Chantransia фото с сайтов http: //www. epsag. uni-goettingen. de, www. microgravity-systems. com, www. microscopy-uk. org. uk

Batrachospermum sp.

порядок Corallinales Corallina officinalis Corallina sp. Lithothamnion sp. фото с сайтов http: //www. eoearth. org, www. thalgo. de, www. wetwebmedia. com, www. guiamarina. com, www. unige. ch

Внешний вид Corollina officinalis

Lithothamnion sp.

порядок Gelidiales Gelidium sp. порядок Gracilariales Gracilaria sp. порядок Gigartinales Chondrus sp. , Phyllophora crispa фото с сайта http: //www. biltek. tubitak. gov. tr

порядок Palmariales фото с сайтов http: //www. marlin. ac. uk, www. horta. uac. pt Palmaria palmata

Ahnfeltia plicata Ahnfeltia tobuchinensis порядок Ahnfeltiales Ahnfeltia fastigiata фото с сайтов http: //www. marlin. ac. uk, www. molbiol. ru, www. solpugid. com, www. biopix. dk

порядок Ceramiales тетраспорангии Callithamnion corymbosum Часть таллома с тетраспорангиями общий вид фото с сайтов http: //www. guiamarina. com, www. sb-roscoff. fr

Callithamnion sp. : 1 - таллом; 2 - тетраспорангии 1 2

Красные водоросли: 1 - Ceramium sp. , 2 - Laurencia sp. 1 2

порядок Ceramiales Polysiphonia sp. 1 - таллом, 2 - перикарп, 3 - карпоспорофит, 4 - карпоспоры Часть таллома полисифонии с тетраспорангиями фото с сайтов http: //www. biologie. uni-hamburg. de, www. vcbio. science. ru. nl

Laurencia microcladia порядок Ceramiales Laurencia obtusa фото с сайтов http: //www. ucjeps. berkeley. edu

порядок Ceramiales Delesseria sp.

Значение красных водорослей • • В пищу используется 81 вид (больше всех других водорослей) Используются для откорма животных (Palmaria palmata – коров) • Промышленное получение агар-агара (Ahnfeltia) • Самые глубоководные (до 100 -200 м, чаще – 20 -40 м) • Пропитанные известью таломы участвуют в образовании коралловых рифов (Lithothamnion) • Красные водоросли – создают среду обитания для множества живых организмов (особенно глубоководных) • Являясь самыми глубоководными (используют ультрафиолетовый, зеленый, голубой части спектра), способствуют увеличению «плотности жизни» на больших глубинах

Агар-агар и его использование

Красные водоросли (макрофиты)

Река Каньо Кристалес (Колумбия)

Macarenia clavigera