Водоросли Электронное учебное пособие по биологии для учащихся

Водоросли Электронное учебное пособие по биологии для учащихся 6 -х классов естественнонаучного лицея. Подготовила: учитель биологии МОУ№ 13 Приймак Т. В.

Славу великого ученого Линней завоевал небольшим Карл Линней трудом (12 страниц), озаглавленным "Система природы", который он опубликовал в 1735 г. в Лейдене (Голландия). Линней классифицировал органический мир - каждое животное и растение получило два латинских названия: первое обозначало род, второе - вид. Основными заслугами Линнея являются создание бинарной номенклатуры, а также усовершенствование и "стандартизация" ботанической терминологии. Вместо прежних громоздких определений Линней ввел краткие и четкие, содержавшие в определенном порядке перечень характеристик растений. Он различал следующие соподчиненные другу систематические категории живых организмов: классы, отряды, роды, виды, разновидности. Линней сознавал 1707 -1778 искусственность своей системы, условность классификации по произвольно выбранным признакам. Стремясь к совершенству, Линней ввел другую классификацию. Все растения он распределил по порядкам (лучше сказать семействам), которые ему казались естественными.

Основной единицей системы растений является вид. К одному виду относят родственные между собой растения, близкие по строению и жизнедеятельности, способные скрещиваться и давать жизнеспособное потомство, похожее на родителей. Название вида состоит из двух слов: смородина черная, смородина красная…. Первое слово, обозначаемое существительным, показывает принадлежность растения к роду (смородина), а второе слово, обозначаемое прилагательным, – собственно видовое название, показывающее его отличие от других видов того же рода. Так, смородина черная (Ribes nigrum) и смородина красная (Ribes rubrum) – два разных вида одного рода – смородина (Ribes). В роде смородина есть еще виды: смородина золотистая, смородина светлая, смородина альпийская, смородина пушистая и др.

Водоросли – огромная сборная группа примитивных (низших ) растений, включающая в себя два подцарства – настоящие водоросли и багрянки. Тело их не делится на ткани и органы и состоит из одной клетки, либо из однородных клеток – слоевища. Хлорофилл или другие пигменты, обеспечивающие фотосинтез, содержатся в хроматофоре (крупный органоид), в котором можно обнаружить особые белковые кристаллические тельца – пиреноиды ( вокруг них скапливаются крахмальные зерна ). Водоросли обитают в морской, пресной воде, в почве и сырых местах на суше. Необходимые для жизни вещества ( воду, растворимые минеральные соединения, углекислый газ и кислород ) водоросли поглощают всей поверхностью тела. Экологическое значение водорослей в жизни водоемов огромно, являясь начальным звеном цепи питания, они служат пищей водным животным, начиная от простейших и кончая млекопитающими. Одноклеточные водоросли образуют фитопланктон. В настоящее время известно более 75 тыс. видов водорослей, которые объединяются в 10 отделов, но главными являются 4: зеленые, диатомовые, бурые и красные. К водорослям часто относят и цианобактерий, традиционно называя их сине-зелеными водорослями, хотя они и являются прокариотами. . . Для всех зеленых водорослей характерно: главных фотосинтезирующий пигмент – хлорофилл, запасающее вещество – крахмал.

Хламидомонада- одноклеточная зеленая водоросль

Класс вольвоксовые Большинство одноклеточных относится к классу вольвоксовые. Типичный представитель – хламидомонада, живущая в стоячих водоемах хламидомонада Ее клетка имеет овальную форму с заостренным передним концом, к которому прикреплены два жгутика, поэтому она подвижна и обладает фототаксисом (направленное перемещение в сторону света). Снаружи она покрыта клеточной стенкой. Внутри цитоплазма и ядро. Почти всю цитоплазму занимает хроматофор. Около основания жгутиков располагается сократительная вакуоль (для удаления воды, непрерывно поступающей в клетку) и светочувствительный глазок. По способу питания хламидомонада – миксотроф, т. е. способный питаться как автотроф так и как гетеротроф, всасывая растворенные органические вещества всей поверхностью клетки.

Бесполое размножение хламидомонады Летом при благоприятных условиях хламидомонада размножается делением. При бесполом размножении клетка теряет жгутики, хроматофор, и делится на 4 или 8 двужгутивовых зооспор каждая из которых дает начало новому организму.

При наступлении неблагоприятных условий питания (похолодание, пересыхание водоема) происходит половое размножение. При этом клетки делятся на 8 – 16 частей и формируют мужские и женские гаметы (изогаметы – одинаковые по размеру и форме). Гаметы сливаются и образуют диплоидную (2 n) зиготу , которая покрывается толстой оболочкой и опускается на дно, где и переносит неблагоприятный фактор. С наступлением благоприятных условий, зигота делится мейозом, в результате чего возникает 4 гаплоидные (1 n) зооспоры, из которых развиваются взрослые растения.

Еще одна одноклеточная зеленая водоросль – хлорелла широко распространена в пресных водоемах и на влажных почвах. Ее мелкие шаровидные клетки видны только с помощью микроскопа. Снаружи клетка хлореллы покрыта оболочкой, под которой находится цитоплазма с ядром, а в цитоплазме – зеленый хроматофор. Хлорелла активно размножается и активно поглощает из окружающей среды органические вещества. Поэтому ее применяют при биологической очистке сточных вод. На космических кораблях и подводных лодках хлорелла помогает поддерживать нормальный состав воздуха. Размножается хлорелла бесполым путем.

Хлорелла

Достаточно часто можно увидеть зеленые налеты в нижней части деревьев. Их образует приспособившаяся к наземной жизни одноклеточная зеленая водоросль плеврококк. Под микроскопом видны одиночные клетки или группы из четырех клеток плеврококка. Единственный источник влаги и для этих водорослей – атмосферные осадки. При недостатке воды или при низких температурах плеврококк и другие наземные водоросли могут проводить часть жизни в состоянии покоя.

Зелёные водоросли. Верхний ряд, слева направо: хламидомонада, хлорелла, микрастериас, сценедесмус двуформенный, вольвокс.

Жгутиковые водоросли. Верхний ряд, слева направо: эвгленовые (эвглена зелёная, факус), пирофитовые (ночесветка, цератиум разветвлённый). Нижний ряд – пирофитовые; слева направо: диссодиниум лунный, динофизис норвежский, перидинелла,

Это не пожар и не выброс нефти – океан недалеко от Калифорнии фосфоресцирует из-за огромного скопления микроскопических жгутиконосцев ночесветок

Диатомовые. Верхний ряд, слева направо: хетоцерос двойной, диатомея тонкая, фрагилярия, талассиосира балтийская, рабдонема уменьшенная. Нижний ряд, слева направо: мастоглора голубая, мелозира северная, табеллярия, навикула морская, пиннулярия

Среди одноклеточных водорослей очень своеобразным является отдел диатомовых водорослей (около 10 тыс. видов), клетки которых покрыты панцирем из кремнезема. Кроме хлорофилла в хроматофоре много каротина, ксантофилла и диатомина, придающих водорослям желто-бурый цвет. Запасающим веществом являются жирные масла. Панцирь состоит из двух половинок и пронизан порами. Диатомы встречаются даже в горячих гейзерах, а на снегу и льду так размножаются, что окрашивают их в розово-красный или желто-бурый цвет. Размножаются диатомы простым делением на две половинки. Через несколько поколений происходит половое размножение. Диатомы (основная часть планктона) служат пищей для многих водных организмов. Отмирая они опускаются на дно, где из панцирей формируется осадочная порода – диатомит, используемый как строительный материал, фильтры и сырье для химической промышленности. Но эти осадочные породы (до 100 м) таят и опасность. Хемобактерии, разлагая осадочные породы, выделяют ядовитые газы (метан, сероводород и др. ), которые скапливаясь, поднимаются вверх убивая все живое.

Многоклеточные зеленые водоросли (7 тыс).

Класс улотриксовые. Слоевище водорослей рода улотрикс построено по типу однорядной неразветвленной нити до 10 см длиной, которая состоит из одинаковых клеток и только клетка у основания слоевища имеет цитоплазматические выросты для прикрепления к донному субстрату. Каждая короткоцилиндрическая клетка (кроме клетки у основания) содержит пластинчатый хроматофор в виде незамкнутого кольца. Клетки нити улотрикса ( при большом увеличении. Вегетативное размножение в виде 4 -х жгутиковых зооспор или кусочками слоевища. Половой процесс (с помощью двужгутиковых изогамет) протекает при наступлении неблагоприятных условий среды обитания (осенью). Весной зигота делится и выбрасывает безжгутиковые споры, которые прорастают в новую водоросль.

Размножение улотрикса.

Класс сцеплянки объединяет водоросли со своеобразным половым процессом – конъюгацией, когда между супротивными клетками двух нитей образуются цитоплазматические мостики (каналы). Содержимое двух клеток сливается и образуется зигота, покрытая толстой оболочкой. После периода покоя зигота прорастает в новое растение. Возможно и вегетативное размножение – кусочками таллома. Типичный представитель этого класса – спирогира. Ее вытянутые клетки содержат плоский хроматофор в виде двойной спирали В водоемах с медленным течением сцеплянки образуют основную массу зеленой тины.

Нижний ряд, слева направо: спирогира, улотрикс, ульва, каулерпа, кладофора

Бурые водоросли – крупные многоклеточные и только морские растения, обычно обитающие на глубине 10 – 30 метров и встречающиеся во всех морях и океанах. Отдел объединяет около 1, 5 тыс. видов. Своей характерной окраске они обязаны особому желто-бурому пигменту фукоксантину (наряду с хлорофиллом). Запасающими углеводами являются ламинарин (полисахарид, растворимый в воде) и манник. Типичные представители: ламинария, фукус, цистозейра, саргассум. Фукус пузырчатый

Ламинария В наших северных и дальневосточных холодных морях произрастает много разных видов рода ламинария, имеющих слоевище в виде длинной ленты, растущей на коротком стволике. Большинство видов ламинарии имеют таллом длиной 2 -6 м, а у ламинарии японской он вырастает до 12 м. Произрастает ламинария на глубине 10 -80 м.

Бурые водоросли. Верхний ряд, слева направо: фукус, постелсия пальмовидная, макроцистис, саргассум. Нижний ряд, слева направо: ламинария, аналипус японский, пельвеция пучковатая, цистозейра

Таллом бурых водорослей, хотя и состоит из однородных клеток, имеет сложное внешнее строение: листовая часть, стеблевая часть и ризоиды (прикрепительные выросты). Клеточная стенка содержит пектиновый слой, способствующий сильному ослизнению. Для бурых водорослей уже характерно чередование поколений. У большинства видов гаметофит и спорофит различаются по форме строению и размерам. Ламинария Тело спорофита диплоидно, а образуемые зооспоры ( из поверхностных клеток листовой пластинки) гаплоидны. Прорастая зооспоры дают мелкие гаплоидные растения – гаметофиты, образующие гаметы. Из зиготы (после слияния гамет) вырастает спорофит.

Некоторые водоросли (фукус) размножаются только половым путем, а гаметы (оогамия) образуются в специальных образованиях - скафидиях, расположенных на концах слоевища. В одних скафидиях образуются женские неподвижные гаметы, в других – подвижные мужские. Во время отлива скафидии оказываются над водой и ослизняются, а во время прилива гаметы вместе со слизью выходят наружу (в воду), где и происходит оплодотворение. Зигота оседает на дно, покрывается оболочкой и порастает во взрослое растение. Бурые водоросли используют в качестве удобрений, на корм скоту и употребляют в пищу. Из ламинарии получают альгин(соль альгиновой кислоты – клеящее вещество), применяемый как стабилизатор растворов в пищевой промышленности, при выделке бумаги, при изготовлении типографских красок. Они используются при изготовлении пластмасс и смазочных материалов, служат источником для получения спиртов, йода и брома. Фукус

Своеобразный «остров» из бурых водорослей в Саргассовом море

ОТДЕЛ КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ ИЛИ БАГРЯНКИ. Отдел включает около 4000 видов. Это преимущественно обитатели теплых морей. Тело их (от нескольких сантиметров до 1 -2 метров) имеет довольно сложное строение и сильно расчленено, напоминает ветвящиеся кустики высших растений. Таллом состоит из разных типов тканей, кроме проводящих. Окраска водорослей обусловлена наличием пигментов (наряду с хлорофиллом) – фикоэритрина (красного) и фикоцианина (синего), обладающих очень высокой светочувствительностью, что позволяет багрянкам жить на глубине до 100 метров, куда не проникает краснооранжевые лучи, а проникают только коротковолновые – голубые, синие и фиолетовые.

Филлофора ребристая

анфельция

порфира

родимения

Красные водоросли. Верхний ряд, слева направо: ирландский мох, эндокладия колючая, порфира ланцетолистная, гелидиум. Нижний ряд, слева направо: пальмария обманчивая, гигартина, филлофора, полиневра

Запасающим веществом является багрянковый крахмал, близкий по строению к гликогену животных. Для красных водорослей характерно полное отсутствие жгутиковых форм (спор и гамет) и вегетативного размножения (оторванные участки таллома погибают). Размножение бесполое и половое. Большинство водорослей – двудомные растения. Спорофит (диплоидное растение) и гаметофит Порфира ланцетолистная (гаплоидное растение) внешне не отличаются друг от друга (изоморфная смена поколений). Половой процесс оогамный. Органы полового размножения имеют сложное строение. В женском органе (карпогоне) созревает 1 яйцеклетка, а в антеридиях (мужские органы) образуются неподвижные гаметы – спермации, которые с помощью подводных течений перемещаются к женским растениям.

полиневра Зигота без периода покоя делится, образуя диплоидный таллом (спорофит), в верхней части которого образуются спорангии, содержащие 1 – 4 карпоспоры, прорастающие в гаметофит. Несмотря на сложное строение, красные водоросли в эволюционном отношении представляют обособленную от всех современных форм растений группу, возникшую еще в конце архейской эры. Многие красные водоросли широко используются человеком. Анфельция, обитающая в Белом море, используется как сырье для получения полисахарида агар-агара, применяемого в микробиологической (питательные среды для бактерий) и пищевой (изготовление мармелада и других кондитерских изделий) промышленности. Делессерия и порфиры (в странах Восточной Азии) употребляют в пищу, получают йод. В ряде стран их используют на корм скоту.

Значение и использование водорослей