Сине-зеленые водоросли

Сине-зеленые водоросли - самая древняя по возрасту группа автотрофных организмов, а возможно, и среди живых организмов вообще. Ископаемые остатки представителей этой группы находят в отложениях, возраст которых превышает три с половиной миллиарда лет. Строение клетки ископаемых водорослей почти не отличается от строения клетки ныне живущих видов. Это свидетельствует о том, что в процессе эволюции сине-зеленые водоросли почти не претерпели изменений. Иногда их называют живыми ископаемыми. Некоторые исследователи считают, что современные виды, обитающие в горячих источниках, являются реликтами и ведут прямую линию от докембрийских видов.

Сине-зеленые водоросли - это прокариоты, т. е. организмы, лишенные оформленного ядра. Ядерный аппарат у них представлен нуклеоидом - пучком тончайших волоконцев (микрофибрилл), соответствующим одной кольцевой молекуле ДНК. Он обычно занимает центр клетки и не отграничен от остальной цитоплазмы ядерной оболочкой. Набор пигментов^* обуславливает синевато-зеленую окраску тела водорослей, что и дало название отделу.

^* (Здесь и далее см. приложение "Пигменты водорослей".)

Сине-зеленые водоросли могут существовать в виде отдельных клеток. О том, как они выглядят, вы получите представление, если рассмотрите под микроскопом каплю воды, взятой, например, из водоемов Каменного острова. Прежде всего вы увидите мельчайшие синие шарики с изумрудным оттенком. Кроме того, тут могут быть клетки эллипсоидной, цилиндрической, веретеновидной, палочковидной форм. Клетки живут в одиночку или объединяются в колонии, куда вводят клетки нескольких поколений, например дочерние клетки в колонии остаются соединенными с материнскими организмами. Разрастается колония за счет увеличения числа клеток, которые или тесно прилегают друг к другу, или (в результате ослизнения) слипаются. Кроме одноклеточных и колониальных видов среди сине-зеленых водорослей встречаются многоклеточные - простые или разветвленные нити, клетки в которых соединяются друг с другом цитоплазматическими тяжами, проникающими в соседние клетки через поры. Эти нити могут состоять только из вегетативных клеток - сих помощью водоросли осуществляют фотосинтез, размножаются, накапливают питательные вещества. Иногда вместе с вегетативными клетками встречаются споры и гетероцисты. Функция спор ясна - они являются специализированными клетками, приспособленными для размножения. Споры, легко переносящие неблагоприятные условия внешней среды, представляют собой образования, покрытые плотной, иногда многослойной оболочкой, более крупные, чем вегетативные клетки. В отличие от них гетероцисты мелкие, окружены двухслойной оболочкой и кажутся пустыми. Роль гетероцист в жизни сине-зеленых водорослей велика, хотя до конца и не ясна (их даже назвали ботанической загадкой). Несомненно участие гетероцист в ветвлении и размножении сине-зеленых водорослей. Гетероцистам приписывают и свойства фиксаторов атмосферного азота. Во всяком случае, замечено, что виды-азотфиксаторы имеют гетероцисты. Возможно, что они являются также хранилищами ферментов и запасных питательных веществ.

Одна из самых простых сине-зеленых водорослей - синехоцистис водяной

Колония мерисмопедии

Размножаются сине-зеленые водоросли главным образом делением клетки надвое: одноклеточные особи таким образом увеличивают свою численность, колонии - объем, а нити удлиняются и разветвляются. Споры, способные переносить длительный период покоя, прорастая, дают новую нить. Часто в процессе размножения участвуют гормогонии - кусочки нити, которые разрастаются в новую особь. Этот процесс аналогичен вегетативному размножению высших растений. Типичного полового процесса у сине-зеленых нет, но процессы, сходные с трансдукцией бактерий (передача наследственного материала при непосредственном сближении нитей), отмечали многие исследователи.

По способу питания сине-зеленые водоросли являются фотоавтотрофами, то есть осуществляют процесс фотосинтеза на свету, хотя это и не единственный для них способ. Например, при недостатке света, в воде, богатой органикой, они могут питаться готовыми органическими веществами, то есть проявляют себя как гетеротрофные организмы. В некоторых случаях сине-зеленые водоросли переходят к смешанному типу питания, так называемой миксотрофии, получая возможность использовать дополнительные источники энергии. Это свойство помогает сине-зеленым водорослям сохранять жизнеспособность в экстремальных для других организмов условиях. Способность к фиксации атмосферного азота делает водоросли независимыми от источников минерального азота, поэтому они могут заселять бесплодные скалы и пустыни. Первыми обитателями островов вулканического происхождения являются сине-зеленые водоросли - благодаря особенностям клеточного строения они способны переносить воздействие высокой температуры в сочетании с высокой концентрацией минеральных веществ и ядовитых газов. Диапазон температуры, в котором могут существовать сине-зеленые водоросли, необычайно велик: от горячих, почти кипящих источников до криофильных сообществ Антарктиды. Слизь, выделяемая клетками, помогает переносить сильную солнечную радиацию и отсутствие влаги в пустыне.

Осциллятория тонкая

Нить анабены Леммермана

В быстром течении водопада трудно удержаться, но водорослям это удается

Сине-зеленые водоросли можно найти не только в любом водоеме Ленинграда и области, но и в почве. Список их велик, однако есть виды, которые играют наиболее заметную роль. Это - синехоцисгис водяной, дактилококкопсис рафидиовидный, мерисмопедия тончайшая и мерисмопедия сине-зеленая, микроциетис флос-аквэ (флос-аква в переводе с греческого означает "цветение воды"), глеокапса пухлая и глеокапса точечна", гомфосферия озерная, воронихиния Нэгели, носток точковидный, носток сливовидный, анабена изменчивая, анабена спиралевидная, анабена флос-аквэ, анабена Леммермана, цилиндроспермум моховой, афанизоменон флос-аквэ, нодулярия пенорожденная, толипотрикс тонкий, осциллатория илистая, осциллатория тонкая, осциллатория ингерманландская, формидиум ямочный, формидиум осенний и формидиум тонкий.

В теплое время года в хорошо прогреваемых и богатых минеральными веществами водоемах начинается массовое развитие сине-зеленых водорослей. Очень быстро, иногда в течение нескольких дней, они "съедают" питательные вещества, имеющиеся в водоеме, и отмирают в огромных количествах... Водоем "цветет". Устрашающая это картина: разлагающиеся массы в прибрежной зоне, гнилостный запах, погибшие в результате отравления ядовитыми продуктами распада водные беспозвоночные и рыбы. Однако этой отрицательной ролью в жизни водоема значение сине-зеленых водорослей не исчерпывается. Вспомним, сине-зеленые водоросли - первые растительные организмы, появившиеся на земле, и, как все растительные организмы, они способствуют обогащению воды кислородом, очищают ее в тех водоемах, которые загрязнены органическими веществами.