Введение [1966 Гуревич А.А. - Пресноводные водоросли]

Водоросли - очень распространенная группа растительных организмов. Они встречаются в прудах, канавах, озерах, морях и океанах; водоросли живут на крышах домов, заборах, на коре стволов деревьев, камнях, почве, на снегу, в горячих источниках, в телах простейших и кишечнополостных животных и т. д.

Хорошо известная всем тина есть не что иное, как большое скопление различных видов нитчатых водорослей, среди которых часто встречается и обычная обитательница наших пресных вод - спирогира, изучаемая в VI классе на уроках ботаники. В капле воды, взятой из канавы или пруда, в небольшом количестве ила со дна водоема можно обнаружить с помощью микроскопа огромное количество этих растений, имеющих различную окраску (зеленую, сине-зеленую, желто-зеленую и т. д.), разнообразных по форме и строению.

Водорослями питаются разнообразные мелкие животные - дафнии и циклопы, а они в свою очередь служат пищей для рыб.

Такие рыбы, как уклейки, сардины, морские лещи, непосредственно питаются водорослями. Важное место занимают микроскопические водоросли в пищевом рационе различных водных млекопитающих, в том числе и китов.

Водоросли, как и высшие растения, создают органическое вещество и, поглощая при этом углекислый газ, выделяют на свету кислород, необходимый для дыхания водных организмов.

Водоросли являются неплохими "санитарами". В крупных промышленных городах фабрики и заводы спускают большое количество грязных вод в реки, протекающие в черте города, и, конечно, сильно их загрязняют. Некоторые водоросли, как и бактерии, способны питаться органическими веществами, входящими в состав этих грязных вод, и тем самым очищают их.

Из водорослей люди получают разнообразные продукты: витамины, клей, йод, бумагу, их используют как удобрения, корм для скота и т. д.

Простейшие водоросли и мельчайшие водные животные, погибая, оседают на дно водоемов и в течение многих сотен лет, уплотняясь, образуют сапропель - гниющий ил, который является сырьем для получения бензина, керосина, смол, масел и других ценных продуктов, используемых для нужд народного хозяйства.

Иногда водоросли приносят и вред. Размножаясь в больших количествах, они вызывают "цветение" водоемов. Массовое развитие этих водорослей вызывает процессы гниения, в результате чего вода лишается кислорода, и это приводит к гибели рыб. Сильное развитие водорослей способствует загрязнению насосных станций и водопроводов, иногда вызывает массовое отравление скота, приходящего на водопой, и т. д.

Для того чтобы научиться бороться с вредными водорослями и лучше использовать полезные, следует очень хорошо знать эту группу растений. Ее изучают альгологи ("альга" - водоросль, "логос" - наука) - специалисты по водорослям.

Различают одноклеточные, колониальные и многоклеточные водоросли. К одноклеточным относят такие водоросли, тело которых состоит из одной клетки (клостериум, пиннулярия). Колониальными организмами называют скопления клеток или групп клеток, связанных между собой посредством ослизняющихся оболочек или плазмодесм и имеющих различную форму (пластинки, шара и т. д.). Часто в колониях имеются протоплазматические связи между отдельными клетками (вольвокс, сценедесмус, педиаструм, микроцистис и т. д.)¹. Многоклеточные (нитчатые) водоросли имеют форму неветвящихся нитей (клетки расположены в один ряд) (спирогира, мужоция) или ветвящееся нитчатое строение (кладофора, драпарнальдия).

¹ (В научной литературе по водорослям существует деление колониальных организмов на колонии и ценобии. Но так как взгляды ученых здесь расходятся, то во избежание усложнения этого вопроса понятие "ценобий" мы не вводим)

Наконец, имеются некоторые водоросли "неклеточного" строения, тело которых представляет одну клетку крупных размеров и сложного строения, с многочисленными ядрами (ботридиум, вошерия).

Клетки водорослей, как правило, состоят из оболочки, цитоплазмы, ядра, вакуоли и хроматофора, имеющего разнообразную форму. У сине-зеленых водорослей оформленный хроматофор отсутствует; хорошо выражено различное строение хроматофора у зеленых водорослей (сетчатый у кладофоры, пластинчатый у улотрикса, спирально извитой у спирогиры, звездчатый у зигнемы и т. д.).

Окраска водорослей связана с наличием различных красящих веществ (пигментов), содержащихся в хроматофорах. Кроме зеленого хлорофилла, в клетках водорослей имеются пигменты другой окраски (синий фикоциан, красный фикоэритрин, желтые-каротин, ксантофилл, золотистый фикохризин и др.), также находящиеся в хроматофорах; только красный пигмент - гематохром находится не в хроматофоре, а растворен в запасном питательном веществе (чаще всего в масле). Внутри хроматофоров или на их поверхности содержатся пиреноиды, вокруг которых откладывается крахмал, образующийся при фотосинтезе. Наряду с фототрофным питанием у отдельных групп водорослей наблюдается иногда и миксотрофное, или смешанное, питание ("миксис" - смешение, "трофе" - питание). Сюда относятся организмы, которые наряду с фотосинтезом усваивают и готовые органические вещества (некоторые золотистые, сине-зеленые водоросли и др.). Имеются водоросли, ведущие паразитический образ жизни, обитающие, например, в тканях высших растений и питающиеся за их счет.

У водорослей наблюдается вегетативное, бесполое и половое размножение. Вегетативное размножение у одноклеточных водорослей осуществляется путем деления клеток надвое. У зеленых нитчатых водорослей вегетативное размножение происходит вследствие разрыва нитей, а увеличение их длины связано с делением и разрастанием клеток, составляющих нить. Нитчатые сине-зеленые водоросли размножаются благодаря распадению нитей на многоклеточные отрезки, получившие название гормогониев (рис. а).

Рис. а. Образование гормогониев сине-зеленой водоросли лингбии

Бесполое размножение осуществляется у водорослей различно. Это могут быть зооспоры - клетки, снабженные жгутиками и способные к активному передвижению, или автоспоры (апланоспоры) - неподвижные споры, не имеющие жгутиков.

Половое размножение происходит у водорослей путем слияния специальных клеток, получивших название гамет, в результате которого образуется клетка - зигота, при прорастании дающая начало новой водоросли (рис. б). У некоторых зеленых водорослей процесс полового размножения несколько необычен. У этих водорослей гаметы не образуются, а происходит слияние содержимого двух вегетативных клеток. Этот процесс получил название конъюгации и наблюдается, например, у спирогиры (рис. в). Две нити спирогиры располагаются параллельно друг другу, у двух противоположных клеток нитей одна из оболочек начинает выпячиваться, постепенно эти выпуклости удлиняются и соединяются своими концами. Перегородка, разделяющая их, растворяется, и образуется канал. Одновременно внутреннее содержимое клеток отстает от своих оболочек и затем содержимое одной клетки перетекает в другую и сливается. Образуется зигота, она покрывается оболочкой и имеет округлую или овальную форму. Вначале зигота зеленая, а затем становится коричневатой в связи с тем, что в ней накапливаются запасные, питательные вещества и она окрашивается гематохромом. После периода покоя зигота прорастает в новую нить спирогиры.

Рис. б. Бесполое и половое размножение водорослей: 1 - нить водоросли улотрикс; 2 - образование и выход зооспор; 3 - зооспора; 4 - образование и выход гамет; 5 - гамета; 6 - слияние гамет; 7 - зигота; 8 - образование апланоспор и выход их из материнской клетки у хлореллы

Рис. в. Схема полового размножения спирогиры: 1 - 5 - последовательные этапы конъюгации; 6 - прорастание зиготы

По своим особенностям (окраске, строению, способам размножения и т. д.) водоросли делятся на несколько типов (отделов): зеленые, сине-зеленые, золотистые, диатомовые, желто-зеленые, пиррофитовые, эвгленовые, красные и бурые водоросли.

¹ (Мы не даем характеристику бурых водорослей, обитающих почти исключительно в морях. В опресненных и пресных водах у нас обитают представители только нескольких родов, например плеврокладия, стреблонема, литодерма)

Одноклеточные, колониальные, многоклеточные и неклеточные формы. Многоклеточные формы представлены главным образом нитчатыми водорослями. Некоторые отличаются сложным внутренним строением, напоминающим внешне высшие растения. Водоросли имеют чисто зеленую окраску, однако, кроме зеленого хлорофилла, в хроматофорах содержатся желтые пигменты - каротин и ксантофилл. Клеточная оболочка состоит из клетчатки. Хроматофоры с пиреноидами. Размножение осуществляется вегетативным, бесполым и половым путем. Вегетативное размножение происходит путем деления организма на части. Бесполое размножение осуществляется подвижными зооспорами со жгутиками равной величины (их обычно 2 - 4) или апланоспорами - неподвижными спорами. При помощи зооспор зеленые водоросли не только размножаются, но и расселяются. Половой процесс размножения разнообразен. Представителями зеленых водорослей являются хламидомонада, спирогира, хлорелла, улотрикс, кладофора, клостериум и т. д.

Одноклеточные, колониальные и нитчатые формы. Водоросли имеют сине-зеленую, желто-зеленую, оливково-зеленую и другие виды окраски. Окраска объясняется наличием у сине-зеленых водорослей четырех пигментов: зеленого хлорофилла, синего фикоциана, красного фикоэритрина и желтого каротина. У этих водорослей нет оформленного хроматофора и ядра, жгутиковые стадии и половой процесс отсутствуют. К сине-зеленым водорослям относятся: осциллятория, носток, глеотрихия, анабена и т. д.

Одноклеточные и колониальные формы. Содержат хлорофилл и фикохризин, этим обусловлена и окраска представителей этой группы водорослей - она золотисто- или буровато-желтая. Клетки в ряде случаев голые или одетые малодифференцированной протоплазматической оболочкой, встречаются золотистые водоросли, тело которых одето в панцирь или заключено в домик. Одни формы подвижны и передвигаются с помощью жгутиков, другие формы неподвижны в вегетативном состоянии. Размножаются делением или зооспорами. Способны образовывать цисты для перенесения неблагоприятных условий. Половой процесс встречается очень редко. Представителями этого типа водорослей являются малломонада, динобрион, хризамеба и т. д.

Одноклеточные и колониальные организмы с окремнелым панцирем, состоящим из двух половинок, называемых створками. Хроматофор желтого или светло-бурого цвета от наличия в нем, кроме хлорофилла, бурого пигмента диатомина. Размножение осуществляется путем деления клеток на две, у некоторых диатомовых наблюдается образование двужгутиковых зооспор. Известен половой процесс. К диатомовым водорослям относятся пиннулярия, навикула, плевросигма, гомфонема, сицедра, мелозира и др.

5. Желто-зеленые, или разножгутиковые, водоросли - Xanthophyta, или Heterocontae.

К ним относятся одноклеточные, колониальные, нитчатые и неклеточные формы. Эти водоросли содержат, кроме хлорофилла, желтые пигменты-ксантофилл и каротин; окраска их изменяется от светлой до темной желто-зеленой. Размножение происходит продольным делением клеток, зооспорами (они характеризуются наличием двух жгутиков неравной величины и неодинакового строения), автоспорами. Известен половой процесс. Представитель: ботридиум.

Одноклеточные и колониальные формы. Кроме хлорофилла, водоросли содержат пигмент пиррофилл, что придает водорослям бурую и буровато-желтую окраску. Клетки голые или покрыты панцирными оболочками. Размножаются делением, зооспорами, автоспорами. Образуют цисты. Половое размножение встречается редко. К пиррофитовым водорослям относятся: перидиниум, церациум и др.

Одноклеточные подвижные формы с одним или двумя жгутиками, иногда без них; клетки голые, роль оболочки выполняет наружный слой протоплазмы, иногда клетка находится в домике. Большинство водорослей имеет зеленую окраску, иногда светло-зеленую от присутствия ксантофилла. Размножение происходит путем продольного деления, половой процесс неизвестен. Представителями эвгленовых водорослей являются эвглена и факус.

Они обитает главным образом в морях, лишь немногие живут в пресных водах. Это многоклеточные водоросли, окрашенные в красный цвет (с различными оттенками). Окраска водорослей связана с наличием в них, кроме хлорофилла, и других пигментов - фикоэритрина и фикоциана.

Бесполое размножение производится апланоспорами. Половой процесс очень сложный и характеризуется наличием мужских органов - антеридиев и женских - оогониев, или карпогонов.