Водоростi характеристика особливостi бiологiї значення для людини
Реферат з ботанiки
Водоростi: характеристика, особливостi бiологiї, значення для людини.
План
1. Загальна характеристика нижчих рослин – водоростей. Особливостi бiологiї зелених водоростей.
2. Особливостi бiологiї дiатомових, червоних та бурих водоростей.
3. Значення водоростей у природi та для людини.
1.
Загальна характеристика нижчих рослин – водоростей. Особливостi бiологiї зелених водоростей.
Загальна характеристика. Водоростi — велика група найдавнiших рослин. Будова їхнього тiла i розмiри характеризуються значною рiзноманiтнiстю. Існують одноклiтиннi, багатоклiтиннi i колонiальнi форми мiкроскопiчних розмiрiв (вiд тисячних часток мiлiметра), а також форми з рiзною будовою сланi, що досягають 30—45 м.
Водоростi — єдина група органiзмiв, серед яких зустрiчаються прокарiоти (синьозеленi) i еукарiоти (решта вiддiлiв). В ядрах еукарiотних водоростей виявленi структури, властивi ядрам iнших еукарiотiв: оболонки, ядерний сiк, ядерця, хромосоми.
червоного, бурого, жовто-зеленого кольору, маскуючи основний зелений. Наявнiсть пiгментiв у клiтинах водоростей забезпечує автотрофний тип живлення. Проте багато водоростей здатнi за певних умов переходити на гетеротрофне живлення (евгленовi — в темрявi) або поєднувати його з фотосинтезом (мiксотрофний тип живлення).
Кiлькiсть видiв водоростей перевищує 40 тис. Проте класифiкацiя їх не завершена, оскiльки не всi форми достатньо вивченi. У нашiй країнi прийнято подiляти водоростi на 10 вiддiлiв: синьозеленi, пiрофiтовi, золотистi, дiатомовi, жовтозеленi, бурi, червонi, евгленовi, зеленi, харовi. Найбiльшу кiлькiсть видiв налiчують зеленi (13—20 тис.) i дiатомовi (10 тис.) водоростi.
Подiл водоростей на вiддiли збiгається зазвичай з їхнiм забарвленням, яке, як правило, пов'язане з особливостями будови клiтин i сланi.
Будова, склад i властивостi клiтинних компонентiв водоростей характеризуються великою рiзноманiтнiстю. У процесi еволюцiї природний добiр зберiг найперспек-тивнiшi форми, в тому числi такий тип клiтинної органiзацiї, який дав змогу рослинам перейти до наземного способу життя.
ядерних фаз — гаплоїдної i диплоїдної.
Сприятливими умовами для зростання водоростей є наявнiсть свiтла, джерел вуглецю та мiнеральних солей, а основним середовищем життя для них є вода. Значний вплив на життя водоростей мають температура, солонiсть води тощо.
За мiсцем зростання водоростi подiляють на двi великi групи: тi, що живуть у водоймах, та тi, що живуть поза водоймами. Серед тих, що живуть у водоймах, видiляють такi екологiчнi групи: планктон — дуже дрiбнi водоростi, якi знаходяться в товщi води у завислому станi (хламiдомонада, вольвокс, пандорина, мiкроцистiс); бентос — водоростi, що живуть на днi водойм (харовi, багато дiатомових); перифiтон — водоростi, якими обростають пiдводнi предмети або вищi рослини водойм (кладофора, червонi та бурi водоростi морiв). Населяють водоростi i гарячi джерела, а також водойми з пiдвищеною концентрацiєю солей.
Водоростi, що живуть поза водоймами, також подiляють на групи: грунтовi (едафiтон) — живуть у грунтi або на грунтi (ботридiй, деякi вошерiї), у грунтi живе понад
700 видiв водоростей з рiзних вiддiлiв; наземнi (аерофi-тон) — на корi дерев, на скелях (трентеполiя, плеврокок).
Багато водоростей вступають у симбiотичнi зв'язки з iншими представниками рослинного й тваринного свiту. Особливе мiсце тут належить симбiозу водоростей з грибами. У цьому симбiозi виникає така бiологiчна єднiсть двох органiзмiв, що призводить до появи третього — ли-шайника, який вiдрiзняється i вiд першого, i вiд другого.
Зеленi водоростi. Ознайомимося з представниками вiддiлу зелених водоростей, розглянувши з одноклiтинних хламiдомонаду, плеврокок i хлорелу, з багатоклiтинних нитчастих — улотрикс i спiрогiру.
Хламiдомонада — мiкроскопiчна одноклiтинна водорiсть грушоподiбної або овальної форми. Поверхня клiтини вкрита прозорою безбарвною пектиновою оболонкою. На передньому кiнцi тiла оболонка утворює невелике випинання — носик, вiд якого вiдходять два джгутики. За допомогою цих джгутикiв водорiсть рухається. Всю внутрiшню частину клiтини займає цитоплазма з великим чашоподiбним хлоропластом (хроматофором) зеленого кольору. В нижнiй потовщенiй частинi хлоропласта розмiщений кулястий пiреноїд (зона, де найактивнiше синтезуються й нагромаджуються поживнi речовини), який мiстить багато бiлкiв i оточений зернами крохмалю. На верхнiй частинi хроматофора знаходиться добре помiтне червоне вiчко, насичене каротином. Функцiя його невiдома. В заглибинi хроматофора розмiщене велике кулясте ядро з добре помiтним ядерцем. Спереду бiля основи джгутикiв розмiщенi двi пульсiвнi вакуолi.
Хламiдомонади розмножуються статевим i безстатевим шляхом (мал. 62). При безстатевому розмноженнi клiтина втрачає джгутики, її ядро, хлоропласт i цитоплазма Дiляться на 4 (рiдше 8) клiтин — зооспор. У кожної дочiрньої клiтини виростає по 2 джгутики, оболонка материнської клiтини руйнується i зооспори виходять у воду.
У такий спосiб водоростi розмножуються дуже швидко. Же через добу дочiрнi клiтини знов дiляться. При статевому розмноженнi в материнськiй клiтинi утворюються гамети. Вони подiбнi до зооспор, однак
кiлькiсть значно бiльша — 32 або 64 в однiй клiтинi. Пiсля дозрiвання гамети виходять з материнської клiтини i попарно з'єднуються, утворюючи зиготу. Вона вкривається исною оболонкою i переходить у стан спокою. Через який час зигота виходить з оболонки i дiлиться мейочно з утворенням 4 гаплоїдних зооспор.
2. Мал. 1
Загальна характеристика нижчих рослин – водоростей. Особливостi бiологiї зелених водоростей.
. Життєвий цикл хламiдомонади:
8 — зооспора
"цвiтiння" води. Оскiльки поряд з автотрофним способом живлення клiтини хламiдомонад поглинають розчиненi органiчнi речовини, вони тим самим сприяють процесу очищення забрудненої води (самоочищенню). Цей процес можна спостерiгати у вiдстiйниках, очисних спорудах мiської каналiзацiї.
Уже через кiлька днiв пiсля чергового викидання стiчних вод водойма очищається. Вода стає чистою i прозорою до дна. Водоростей — активних санiтарiв — уже немає в товщi води, їхнi зиготи опустились на дно i там "вiдпочивають" до чергового забруднення, яке знов їх активiзує.
Плеврокок — мiкроскопiчна одноклiтинна наземна водорiсть без джгутикiв. Пiд щiльною безбарвною оболонкою клiтини знаходяться цитоплазма, ядро i пластинчастий хлоропласт. Зазвичай клiтини поєднанi в групи по 4—6 i бiльше у виглядi пакетiв, iнодi утворюють короткi нитки. Пакети можуть розпадатися на окремi клiтини» кожна з них iснує самостiйно i швидко починає дiлитися.
на пiвнiчному боцi на землi в сирих мiсцях, на стiнках глиняних горщикiв з кiмнатними рослинами, утворюючи на них разом з iншими водоростями зелений налiт. Плеврокок входить до складу сланi багатьох лишайникiв.
Хлорела — одноклiтинна зелена водорiсть, має вигляд мiкроскопiчної нерухомої (без джгутикiв) кульки до. 15 мкм у дiаметрi. Зовнi клiтини вкритi твердою двоконтурною оболонкою целюлозної природи. В цитоплазмi мiститься один чашоподiбний хлоропласт з одним пiре-ноїдом у потовщенiй його частинi. Ядро одне, однак у живiй клiтинi без спецiальної обробки його не видно.
Розмножується лише нестатевим шляхом. При цьому в материнськiй клiтинi утворюється 4—8 апланоспор, якi через розрив оболонки виходять у воду й набувають вигляду дорослої особини.
Хлорела невибаглива до умов iснування i здатна до iнтенсивного розмноження, тому зустрiчається всюди: у прiсних водоймах, морях i грунтi. Вона може вступати у симбiоз з рiзними органiзмами, входить до складу лишайникiв.
Клiтина хлорели — зручний об'єкт для рiзних дослiджень. Хлорела — основний об'єкт масового культивування водоростей для практичного використання в рiзних напрямах. Значну роль у формуваннi пiдвищеного iнтересу до неї вiдiграв її хiмiчний склад. У перерахунку на суху речовину хлорела мiстить повноцiнних бiлкiв 40 % i бiльше, лiпiдiв — до 20 %, вуглеводiв — до 35 %, зольних речовин — до 10 %. Є вiтамiни групи В, аскорбiнова кислота (вiт. С) i фiлохiнони (вiт. К). Знайдено речовину, яка має антибiотичну активнiсть — "хлорелiн". У деяких країнах хлорелу використовують у їжу пiсля спецiальної обробки, Що полiпшує її засвоєння. Для споживання використовують свiжу бiомасу хлорели або спецiальну пасту з неї.
клiтин упоперек. Найтиповiшими представниками нитчастих водоростей є улотрикс i спiрогiра.
Улотрикс дуже поширений у рiчках, живе, прикрiплюючись до пiдводних предметiв, утворюючи яскраво-зеленi ростання. Баговиння улотрикса складається з нерозгалужених ниток рiзної довжини, якi на початку росту прикрiплюються до субстрату безбарвною видовженою клiтиною — ризоїдом. Клiтини ниток цилiндричнi або бочкоподiбнi, короткi. Кожна клiтина має ядро, пристiнний хлоропласт у виглядi неповного кiльця i один або кiлька пiреноїдiв.
Розмноження вегетативне, безстатеве i статеве (мал. 2). При вегетативному розмноженнi нитка улотрикса розпадається на короткi сегменти, кожний з яких росте, утворюючи нову нитку.
Безстатеве розмноження здiйснюється за допомогою зооспор, якi формуються в клiтинах. Зооспори — яйце-або грушоподiбнi клiтини з чотирма джгутиками на передньому кiнцi, червоним вiчком i двома пульсiвними вакуолями. Кожна зооспора, вийшовши назовнi, через деякий час прикрiплюється до субстрату i проростає в дорослу особину.
При статевому розмноженнi в клiтинах нитки формуються гамети, подiбнi до зооспор, однак лише з двома джгутиками. Гамет у кожнiй клiтинi бiльше, нiж зооспор. З'єднуючись попарно, гамети однiєї й тiєї самої або частiше рiзних ниток утворюють зиготу. Вона залишається рухливою недовго, скоро осiдає на дно водойми, втрачає джгутики i вкривається товстою оболонкою, що захищає ЇЇ вiд несприятливих умов. Пiд час проростання зиготи вiдбувається редукцiйний подiл з утворенням 4—16 гаплоїдних особин.
Мал. 2. Життєвий цикл улотрикса:
а — безстатеве розмноження; б — статеве розмноження; М — мейоз; / — вегетативна особина; 2 — утворення зооспор; 3 — вихiд зооспор; 4 — порожня клiтина; 5 — зооспори; 6 — утворення гамет; 7 — вихiд гамет; 8 — iзогамiя; 9, 10 — зиготи; 11 — проростання зиготи; 12 — зооспора
Спiрогiра — одна з найпоширенiших зелених нитчастих водоростей у прiсноводних басейнах. Довгi нитки сланi утворюють сплетення (баговиння) яскраво-зеленого кольору, до субстрату вони не прикрiплюються i вiльно плавають у водi.
Нитки спiрогiри завдовжки вiд кiлькох мiлiметрiв до 8-10 см не галузяться i складаються з одного ряду однакових видовжених цилiндричних клiтин. Кожна клiтина має двошарову оболонку, яка зовнi вкрита слизовим чохлом. Внутрiшнiй шар оболонки складається з целюлози, зовнiшнiй — з пектинових речовин. Целюлозна оболонка оточує цитоплазму, в якiй розмiщенi спiральне закрученi зеленi стрiчкоподiбнi хлоропласти з численними пiреноїдами. Велике ядро з добре помiтним ядерцем розмiщене в центральнiй частинi клiтини, оточене шаром цитоплазми, який сполучений з пристiнним шаром тяжами. Промiжки мiж тяжами заповненi вакуолями.
Спiрогiра розмножується вегетативне i статевим шляхом, спор вона нiколи не утворює. Вегетативне розмноження вiдбувається в разi випадкового розриву ниток або розпадання її на окремi клiтини за несприятливих умов. З кожної частини нитки або окремої клiтини утворюються новi особини подiлом клiтин.
Статеве розмноження здiйснюється кон'югацiєю. При цьому двi нитки, зовнi подiбнi, зближуються. З клiтин ниток, розмiщених одна навпроти одної, утворюються вирости. При стиканнi цих виростiв (мал. 3) перегородки їх зникають i вмiст "чоловiчої" клiтини переливається в "жiночу". В результатi цього злиття утворюється зигота, яка вкривається товстою оболонкою i пiсля певного перiоду спокою проростає. При цьому вона дiлиться мейозом, утворюючи чотири гаплоїднi клiтини. Три з них — дрiбнi — вiдмирають, а одна — велика — разом iз вмiстом зиготи утворює проросток нової особини, який дає початок новiй нитцi.
2.
Цiкавим є вiддiл Бурi водоростi. Серед них можна спостерiгати i мiкроскопiчнi нитчастi органiзми, i гiганти, що сягають 30—50 м завдовжки (наприклад, макроцистiс). Бурих водоростей iснує близько 1500 видiв; це фiтобентос переважно холодних морiв та океанiв усього свiту, заселяють мiлководдя, але зустрiчаються i далеко вiд берегiв. У Чорному морi бiля берегiв України трапляються такi бурi водоростi, як диктiота, цистпозира. За зовнiшнiм виглядом бурi водоростi можуть нагадувати кущики, гiллястi шнури. Крiм хлорофiлу вони мiстять пiгмент фукоксантин (бурий). Пiреноїдiв немає. Це найорганiзованiший вiддiл водоростей. Талом у багатьох видiв диференцiйований на рiзнi тканини (асимiляцiйна, запаслива та механiчна тканини з потовщеними стiнками). Бурi водоростi утворюють пiдводнi "луки" та величезну кiлькiсть бiомаси. Наприклад, це всiм вiдома морська капуста, або ламiнарiя. Найскладнiше органiзованими серед бурих водоростей є саргасуми. Цi багаторiчнi водоростi живуть компактно в Атлантичному океанi (Саргасове море). Саме тут нереститься вугор.
1 — частина талому; 2, 3 — послiдовнiсть кон'югацiї; 4, 5 — зиготи; 6, 7 — мейоз зиготи i вiдмирання трьох гаплоїдних ядер; 8 — проростання зиготи; 9 — клiтинна стiнка; 10 — хроматофор; 11 — пiреноїд; 12— цитоплазма; 13 — ядро; 14 — вакуоля
Вегетативне розмноження вiдбувається частинками талому; безстатеве — зооспорами, у деяких спорами особливої будови; статеве — сперматозоїдами та яйцеклiтинами.
вони мають надто своєрiднi форми спороношення i статевого розмноження. В їхньому життєвому циклi змiнюється три поколiння, а не два, як в iнших рослин. Рухливих стадiй у циклi розвитку немає. Бiльшiсть червоних водоростей — дводомнi рослини. Агар-агар — це речовина, яку виробляють з багрянкового крохмалю, продукту фотосинтезу червоних водоростей. У Чорному морi зростає церамiй червоний, якого хвилями викидає на берег пiд час шторму.
Роль водоростей у природi. Водоростi — планктоннi i бен-тоснi, наземнi й грунтовi — вiдiграють важливу роль у природi. Разом з iншими водяними рослинами вони виробляють близько 80 % усiєї маси органiчних речовин, що утворюються на Землi. Серед них найпродуктивнiшими є планктоннi завдяки своїй здатностi швидко розмножуватись.
Наземнi водоростi часто виступають у ролi пiонерiв рослинностi, поселяючись на безплiдних дiлянках сушi: скелях, пiсках. У симбiозi з грибами водоростi утворюють своєрiднi органiзми — лишайники.
Водоростi — однi з найдавнiших органiзмiв, що населяють нашу планету. Вiд них виникли наземнi рослини. Збагативши атмосферу киснем, вони зумовили можливiсть iснування рiзноманiтного свiту тварин i сприяли розвитку аеробних бактерiй. Завдяки їхнiй дiяльностi в атмосферi з'явився озоновий екран, який захищає Землю вiд радiацiйного випромiнювання. Органiчнi речовини, якi створюють водоростi в процесi фотосинтезу, стають їжею для бактерiй i тварин, зокрема риб.
Водоростi беруть участь у колообiгу речовин у природi, в полiпшеннi газового режиму водойм та утвореннi вiдкладiв сапропелю (органiчного мулу).
Заростi великих водоростей є укриттям для розмноження багатьох побережних тварин i дрiбних водоростей. З водоростей утворились потужнi поклади гiрських порiд: у крейдяних породах 95 % становлять рештки оболонок деяких золотистих водоростей, дiатомiти на 50—80 % складаються з панцирiв дiатомових водоростей.
3.
Значення водоростей у народному господарствi. Водоростi широко використовують у народному господарствi. Багато з них людина здавна використовувала в їжу (ламiнарiю, порфiру), на корм худобi, як добрива.
Дiатомiти використовують у харчовiй, хiмiчнiй, фармацевтичнiй промисловостi, будiвництвi. Бурi водоростi є сировиною для добування альгiнатiв (солей альгiнової кислоти), якi застосовують у рiзних галузях народного господарства. Так, на основi альгiнату натрiю виготовляють клей, який використовують у текстильному виробництвi, для проклеювання паперу, скрiплення цементу. Плiвки з альгiнату натрiю, нанесенi на бетоннi споруди, метали, верстати, деревину, захищають їх вiд корозiї, гниття, руйнування.
цiлющi властивостi i використовуються в медицинi (ламiнарiї, лiкувальнi грязi з синьозеленими водоростями; добування йоду).
Багато водоростей є бiоiндикаторами пiд час санiтарно-бiологiчної оцiнки вод або виконують функцiю активних санiтарiв забруднених водойм.
У деяких країнах водоростi вирощують у штучних водоймах для промислового виробництва органiчних речовин.
Разом з тим водоростi можуть мати i негативне значення. Так, у разi масового розмноження у водоймах вони спричинюють "цвiтiння" води, роблячи її непридатною для використання, забруднюють насоснi станцiї та водоводи, деякi види вкривають днища суден, буї, погiршуючи їх експлуатацiю.
4.
Загальнi ознаки вищих рослин.
За зовнiшнiм виглядом, будовою i бiологiчними особливостями вищi рослини дуже рiзноманiтнi. До них крiм квiткових i голонасiнних належать папоротi, хвощi, плауни i мохи. Сучасних вищих рослин вiдомо не менш як 300 тис. видiв, а на думку деяких ботанiкiв — не менш як 500 тис.
Вищi рослини — це новий етап еволюцiйного розвитку рослинного свiту. У них виробилось багато рiзних властивостей i пристосувань до життя в рiзних умовах суходолу. З вищих рослин найбiльшого розвитку i пристосування до наземного способу життя досягли покритонасiннi.
У процесi тривалої еволюцiї сформувались вегетативнi органи: корiнь та пагiн І змiненi та пристосованi до наземного середовища органи розмноження. Велика поверхня стикання iз зовнiшнiм середовищем досягалась значним галуженням надземної i пiдземної частин. Ускладнилась анатомiчна будова, сформувались тканини. Розвинулась покривна тканина, яка захищає рослину вiд зайвого випаровування. Потреба в надходженнi води й мiнеральних солей до надземних органiв та зворотному вiдтоку органiчних речовин з листкiв в усi iншi органи рослин зумовила формування провiдної тканини. А зi збiльшенням фотосинтезуючих органiв (листкiв) розвинулась асимiляцiйна тканина. З'явились також запаслива, механiчна та iншi тканини.
гаметофiт переважає над спорофiтом.
У процесi еволюцiї статевий процес ускладнився, утворились багатоклiтиннi статевi органи, якi захищали яйцеклiтину вiд висихання. Жiноча гамета — яйцеклiтина — Рухливi, з джгутиками сперматозоїди у досконалiших типiв рослин (покритонасiнних) перетворились на спермiї без джгутикiв, втративши здатнiсть до самостiйного пересування. І якщо у бiльш давнiх наземних рослин (мохiв, плаунiв, хвощiв i папоротей) спостерiгається залежнiсть процесу заплiднення вiд наявностi води, то у бiльш висо-коорганiзованих типiв (бiльшiсть голонасiнних i всi покритонасiннi) спостерiгається вже повна незалежнiсть статевого розмноження вiд краплиннорiдкої води.
а — водоростi (едогонiєвi); б — мохи; в — водоростi (ульвовi); г — папоротi; д — голонасiннi; е — покритонасiннi у вищих рослин нерухома. Поступово вiдбулися значнi змiни в будовi й фiзiологiї чоловiчих статевих клiтин.
| 
