Красные водоросли: полезные и опасные. Отдел красные водоросли, или багрянки

Широкое многообразие флоры планеты Земля восхищает и завораживает учёных-биологов. Растения являются домом и пищей для представителей животного мира, а также используются человеком во многих областях. Не остаются в стороне и живые организмы морских глубин, в частности, водоросли. Особой ценностью из-за своих уникальных свойств обладают красные водоросли, которые активно применяются в медицине, промышленности и сельском хозяйстве.

Красные водоросли активно применяются в медицине, промышленности и сельском хозяйстве

Описание и способы размножения

Красные водоросли (Rhodophyta) - водные растения, встречающиеся преимущественно в морских водоёмах. Найденные окаменелости свидетельствуют о том, что растения этой группы уже существовали на планете более чем 1 миллиард лет назад. В наше время насчитывают от 500 до 1000 разновидностей красных водорослей, среди которых около 200 пресноводных видов.

Основные разновидности красных водорослей:

бангиевые (bangiophyceae);
флоридеи (florideophyceae);
анфельция (ahnfeltia);
филлофора (phyllophora);
порфира (porphyra);
гелидиум (gelidium).

Красные водоросли, представители которых отличаются от других видов содержанием в хлоропластах не только зелёного пигмента хлорофилла, получают свой цвет за счёт наличия в составе красных фикоэритринов, синих фикобилинов и жёлтых каротиноидов. При смешивании этих пигментов с хлорофиллом они окрашивают растение в различные оттенки красного цвета.

Водоросли способны воспринимать больший спектр ультрафиолетовых лучей, благодаря чему они могут расти на глубине от 100 до 500 м. В воде водоросли кажутся чёрными из-за сильного поглощения солнечного света, а на суше приобретают красный цвет.

Слоевища растений представлены многоклеточными формами и имеют различную структуру:

кустистую;
листостебельную;
нитевидную;
пластинчатую.

Красные водоросли могут расти на глубине от 100 до 500м

Красные водоросли - название неуникальное для представителей этого отдела. Из-за своей способности накапливать багрянковый крахмал (полимер глюкозы) в качестве запасного вещества их также называют багрянками. Кроме того, в клетках этих растений содержатся многоатомные спирты и низкомолекулярный углерод.

В некоторых видах (например, кораллина) присутствуют магний и углекислый кальций, которые позволяют образовывать особый скелет. Багрянки составляют основу коралловых рифов. Клетки водорослей образованы из внутреннего целлюлозного и внешнего аморфного слоя, из которого выделяют агар.

Способы размножения:

бесполый. Размножение с помощью безжгутиковых спор. Это является особенностью многих видов красных водорослей;
вегетативный. Размножаются преимущественно представители класса багниевых и флоридеевых;
половой. Размножение путём оогамии. Кратко описать этот процесс можно так: когда женский половой орган оогоний притягивает спермации специальным выступом (трихогиной), в результате сложного развития образуется гонимобласт - нитевидная структура, из которой прорастают споры.

Размножаются красные водоросли бесполым, вегетативным и половым способом

Использование багрянок

Багрянки применяются в промышленности и кулинарии. Они содержат большое количество витаминов и микроэлементов, а их основу составляет легкоусвояемый белок. Жирные кислоты красных водорослей помогают в обновлении кожи за счёт участия в процессе строительства мембран клеток. Из них выделяют агар-агар, который используют как натуральный заменитель желатина.

Виды красных водорослей, которые используются для производства агара:

церамиум;
грацилария;
анфельция;
гелидиум.

Красные водоросли содержат много витаминов и микроэлементов, используются в кулинарии

Красная водоросль порфира употребляется в качестве пищевого продукта в США, Корее, Японии и Китае. Она считается изысканным блюдом и выращивается в больших масштабах на специализированных фермах. Порфира богата провитамином А, кальцием, фосфором, магнием, фтором и витаминами группы В. Эти вещества восстанавливают баланс минералов и помогают в укреплении сосудистых стенок.

В косметологии багрянки применяют в создании средств для борьбы со старением кожи. Они являются антиоксидантами и предупреждают окислительные процессы в организме. Кроме того, содержащиеся в этих растениях каротиноиды и полисахариды увлажняют кожу и имеют лифтинг-эффект.

Менее ценные виды багрянок используют в сельском хозяйстве для удобрения почвы и кормления скота. На морском дне они выступают источником пищи и укрытием для глубоководных обитателей.

Красные водоросли обладают рядом свойств , благодаря которым используются в медицине и близких к ней областях. Они участвуют в восстановлении клеток поджелудочной железы, входят в состав отхаркивающих препаратов.

Багрянки имеют такие полезные качества:

иммуномодулирующее;
противовирусное;
антимикробное;
противобактериальное;
антимутагенное;
противовоспалительное;
антигрибковое.

Также полезны красные водоросли в медицине, благодаря противовоспалительным свойствам

Использование агара не ограничивается приготовлением желе, джемов и мармелада. Его активно применяют в микробиологии для выращивания колоний бактерий и грибков и их последующего изучения. Агар-агар является незаменимым в этой отрасли, так как без него была бы невозможна разработка медицинских препаратов для борьбы с опасными вирусами.

С помощью агар-агара производят мягкие капсулы для лекарственных препаратов , которые нужно рассасывать. Важнейшим компонентом вида хондрус (ирландский мох) являются полисахариды под названием каррагены. Они имеют свойство препятствовать росту клеток вируса ВИЧ.

Из водоросли ага-агар производят мягкие капсулы для медикаментов

Разведение в домашних аквариумах

С недавних пор содержание аквариумов не ограничивается уходом за рыбками. Аквадизайн с каждым годом приобретает популярность. Красные водоросли как базовый элемент аквариумного декора придают ему изысканный вид и атмосферу жарких стран. Однако не всегда багрянки могут хорошо вписаться в хрупкую экосистему домашнего аквариума. Они требуют создания особых условий и тщательного ухода.

Чтобы предотвратить нарушение микросреды аквариума, необходимо:

Дозировать освещение.
Завести травоядных рыбок.
Снизить аэрацию и поставить на фильтр рассеиватель для ограничения питания.
Чаще менять воду (до 20%) и дренировать грунт.

Красные водоросли являются важными представителями растительного мира морей и пресноводных водоёмов. Им нашли применение во многих сферах жизни, а их полезные свойства продолжают занимать внимание исследователей.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение
1. Общая характеристика красных водорослей

1.1 Экология, распространение, места обитания
1.2 Классификация красных водорослей
1.3 Строение красных водорослей
1.4 Размножение красных водорослей

2. Основные классы красных водорослей

2.1 Бангиевые. Порфира
2.2 Флоридеи

Заключение
Список литературы

Введение

Красные водоросли (Rhodophyta) -- отдел водорослей, характеризующийся красной окраской слоевища, обусловленной наличием специфических пигментов билипротеинов -- красного фикоэритрина и синего фикоцианина. Продукт ассимиляции -- багрянновый крахмал. Красные водоросли делятся на два класса -- Bangiophyceae и Florideophyceae и насчитывают свыше 600 родов и 4000 видов (в подавляющем большинстве морских). Красные водоросли -- многоклеточные, сложно расчлененные растения, но менее крупные, чем бурые водоросли (немногие виды достигают 2 м). Клетки красных водорослей покрыты ослизненной оболочкой, из которой получают студень -- агар-агар, содержащий пектин, сахара, белки. В хроматофорах преобладает пигмент фикоэритрин (красного цвета). красный водоросль размножение порфира

Целью курсовой работы является рассмотрение вопросов, связанных с красными водорослями.

· экология, распространение, места обитания красных водорослей;

· классификация красных водорослей;

· строение красных водорослей;

· размножение красных водорослей;

· основные классы красных водорослей (Бангиевые (Порфира); Флоридеи).

1. Общая характеристика красных водорослей

1.1 Экология, распространение, места обитания

В морях и океанах в большом количестве встречаются разнообразные красные водоросли, или багрянки. Эта группа включает в себя около 4000 видов. Это самые совершенные по строению водоросли. Большинство багрянок имеют размеры от нескольких сантиметров до метра, а в некоторых случаях - до 50 м. Но встречаются и одноклеточные красные водоросли. Они всегда прикреплены к камням, ракушкам и другим подводным предметам с помощью нитевидных выростов - ризоидов. Они обитают и в северных морях, но предпочитают теплые южные. Красные водоросли обитают на разных глубинах, в том числе и на больших (до 260 м). Некоторые багрянки встречаются в пресной воде, главным образом в ручьях и прозрачных быстрых речках. Batrachospermum - студенистая на ощупь сильно ветвистая водоросль, состоящая из буроватых или красноватых похожих на бусины клеток. Lemanea - щетковидная форма, часто растущая в быстро текущих речках и водопадах, где ее талломы прикрепляются к камням. Audouinella - нитчатая водоросль, встречающаяся в мелких речках. Ирландский мох (Chondrus cripus) - обычный морской макрофит.

У некоторых видов красных водорослей, называемых каменными (литотамниями), слоевище сильно пропитывается карбонатом кальция. Такие багрянки наряду с кораллами участвуют в образовании коралловых рифов. Но в отличие от кораллов они распространены и на Севере, образуя в Баренцевом и Белом морях в местах с сильным течением красно-розовые корки на каменистом дне.

Одна из живущих в Северном море водорослей - хондрус, в сухом виде издавна употребляется как лекарство при заболевании дыхательных путей. Из других багрянок добывают агар-агар, применяемый во всех микробиологических лабораториях мира для получения чистых культур микробов. Без него, впрочем, не обходятся и в пищевой промышленности и даже при производстве кинофотопленки. Кондитеры и пекари добавляют в тесто небольшое количество агар-агара, чтобы дольше не черствели пирожные, бисквиты, хлеб.

Запасы красных водорослей огромные. Только одна из багрянок - филлофора регулярно создает у нас целые водорослевые плантации. В Черном море между Одессой и устьем Дуная плантация площадью в 10 тысяч квадратных километров ежегодно дает урожай в 10 миллионов тонн, что составляет примерно по 10 тонн с гектара. Кроме агар-агара, из нее здесь добывают еще и йод.

В Японии, Китае, Корее, на островах Океании из них готовят салаты, приправы, супы и даже конфеты. В Японии их разводят, особенно водоросль порфиру. Но несравненно более важна роль красных водорослей в промышленности. Из них получают агар-агар - смесь высокомолекулярных углеводов, нередко с присоединенными остатками серной кислоты. Растворенный в горячей воде агар после остывания образует плотный студень. Агар используется при изготовлении мармелада, пастилы, незасахаривающегося варенья и нечерствеющего хлеба, его добавляют в мороженое и желе. Он же придает бумаге и тканям глянцевитость. Еще важнее роль агара в микробиологии: на его основе изготавливают твердые среды для выращивания отдельных колоний микроорганизмов. В последнее время стало известно, что сульфатированные углеводы красных водорослей - каррагены - подавляют рост вируса, вызывающего СПИД.

Красные водоросли играют важную роль в жизни моря, потому что синтезируют органические вещества на таких глубинах, где другие водоросли жить не могут. Ими питаются многие морские животные.

1. 2 Классификация красных водорослей

В систематическом отношении водоросли представляют собой совокупность нескольких обособленных групп растений, вероятно, самостоятельных по своему происхождению и эволюции. Разделение водорослей на группы в основном совпадает с характером их окраски, что, в свою очередь, связано с набором пигментов, а также основано на общих особенностях строения. При таком подходе выделяется 10 групп водорослей: синезеленые (Cyanophita), пирофитовые (Pyrrophyta), золотистые (Chrysophyta), диатомовые (Bacillariophyta), желто-зеленые (Xanthophyta), бурые (Phaeophyta), красные (Rhodophyta), эвгленовые (Euglenophyta), зеленые (Chlorophyta) и харовые (Charophyta) Гарибова П.В. и др. Курс низших растений. - М.: Высшая школа, 2001. - С.41 .

В нашей стране большинство систематиков придерживаются точки зрения о разделении всех организмов на четыре царства - бактерии, грибы, растения и животные. К собственно водорослям в этом случае относятся все вышеперечисленные группы (отделы в царстве растений), кроме синезеленых. Последние, будучи прокариотическими организмами, попадают в царство бактерий.

Существуют и другие классификации. Например, некоторые зарубежные систематики делят все живые организмы на пять царств: Monera (доядерные), Protista (эукариотические одноклеточные или состоящие из многих клеток, не дифференцированных на ткани), Animalia (животные), Fungi (грибы), Plantae (растения). В этом случае синезеленые водоросли также относят к царству Monera, тогда как остальные отделы водорослей попадают в царство Protista, так как, не имея дифференцированных тканей и органов, не могут считаться растениями. Существует и такая точка зрения, согласно которой разные группы водорослей получают ранг отдельных царств.

В группу водорослей объединяют низшие растения, тело которых не расчленено на органы и ткани и называется слоевищем (талломом). Водоросли чрезвычайно разнообразны и в систематическом отношении представляют собой совокупность нескольких обособленных отделов растений, - вероятно, самостоятельных по своему происхождению и эволюции. Об этом говорят существенные различия в наборе пигментов в разных группах водорослей, деталях тонкой структуры хлоропластов (которые у водорослей часто называют хроматофорами), продуктах фотосинтеза, накапливающимся в клетке, в строении жгутикового аппарата и т.д.

Отдел красных водорослей, или багрянок, (Rhodophyta) включает более 600 родов и около 4000 видов. Древнейшие красные водоросли, обнаруженные в кембрийских отложениях, имеют возраст около 550 млн. лет.

Некоторые систематики выделяют эту группу в отдельное подцарство в царстве растений, поскольку багрянки имеют ряд особенностей, существенно отличающих их от других эукариотических водорослей. В их хроматофорах кроме хлорофиллов a и d и каротиноидов содержится еще ряд водорастворимых пигментов - фикобилинов: фикоэритрины (красные), фикоцианины и аллофикоцианин (синие). В итоге окраска таллома варьирует от малиново-красной (если преобладает фико-эритрин) до голубовато-стальной (при избытке фикоцианина). Запасным полисахаридом красных водорослей является «багрянковый крахмал», зерна которого откладываются в цито-плазме вне хлоропластов. По своей структуре этот полисахарид ближе к амилопектину и гликогену, чем к крахмалу.

Отдел делят на два класса: бангиевые(Bangiophyceae) и флоридеи (Florideophyceae)

Класс флоридеи (Florideophyceae) объединяет многоклеточные сложно организованные формы. Включает следующие подклассы и порядки:

Подкласс гильденбрандиевые - Hildenbrandiophycidae

Порядок гильденбрандиевые - Hildenbrandiales

Подкласс немалиофицидовые - Nemaliophycidae

Порядок кораллиновые - Corallinales

Порядок батрахоспермовые - Batrachospermales

Порядок тореевые - Thoreales

Порядок немалиевые - Nemaliales

Порядок акрохетиевые - Acrochaetiales

Порядок пальмариевые - Palmariales

Подкласс анфельциевые - Ahnfeltiophycidae

Порядок анфельциевые - Ahnfeltiales

Подкласс родимениофицидовые - Rhodymeniophycidae

Порядок гелидиевые - Gelidiales

Порядок боннемезониевые - Bonnemaisoniales

Порядок грациляриевые - Gracilariales

Порядок гигартиновые - Gigartinales

Порядок родимениевые - Rhodymeniales

Порядок плокамиевые - Plocamiales

Порядок церамиевые - Ceramiales

1. 3 Строение красных водорослей

В состав клеточной стенки багрянок входят пектины и гемицеллюлозы, способные сильно набухать и сливаться в общую слизистую массу, заключающую протопласты. Нередко слизистые вещества склеивают нити таллома, что делает их скользкими на ощупь. В клеточных стенках и межклетниках многих багрянок содержатся фикоколлоиды - содержащие серу полисахариды, широко применяемые человеком в хозяйственной деятельности. Наиболее известные из них - агар, каррагинин, агароиды Гарибова Л.В. и др. Водоросли, лишайники и мохообразные. - М.: Мысль, 1998. - С.40 . Многие багрянки откладывают в клеточных стенках карбонат кальция, что придает им жесткость.

У большинства красных водорослей талломы образованы переплетающимися многоклеточными нитями, прикрепленными к субстрату с помощью ризоидов, реже в этой группе можно встретить одноклеточные (порфиридиум) и пластинчатые (порфира) формы. Размеры талломов багрянок - от нескольких сантиметров до метра.

В большинстве своем красные водоросли - обитатели морей, где они всегда прикреплены к камням, раковинам и другим предметам на дне. Порой багрянки проникают на очень большие глубины. Один из видов этих водорослей был обнаружен у Багамских островов на глубине 260 м (освещенность на такой глубине в несколько тысяч раз меньше, чем у поверхности моря). При этом водоросли одного и того же вида, растущие глубже, имеют, как правило, более яркую окраску - например ярко-малиновую на глубине и желтоватую на мелководье.

Один из типичных представителей багрянок - каллитамнион щитковидный (Callithamnion corymbosum) - образует изящные кустики ярко-розового цвета до 10 см высотой, состоящие из сильно разветвленных нитей. В морях на скалах растет немалион (Nemalion), слизистые бледно-розовые шнуры которого достигают 25 см длины и 5 мм толщины. У видов рода делессерия (Delesseria) талломы похожи на ярко-красные листья - они образовались путем срастания боковых ветвей главной оси. У распространенных в теплых морях видов рода кораллина (Corallina) талломы состоят из сильно пропитанных известью члеников, соединенных друг с другом сочленениями с небольшим содержанием извести, что придает всему растению гибкость, помогающую противостоять действию волн и расти в местах сильного прибоя.

1. 4 Размножение красных водорослей

Вегетативное размножение путем, фрагментации таллома; особенно часто наблюдается в местообитаниях, где факторы внешней среды (температура, свет) неблагоприятны для размножения спорами.

Бесполое размножение осуществляется посредством неподвижных клеток, развивающихся из содержимого спорангия в числе одной (моноспоры) или четырех (тетраспоры),

Тетраспоры формируются на диплоидных бесполых растениях - т етраспор ангиях (тетраспорангтгальная фаза). В т е траспорангиях перед образованием тетраспор происходит мейоз. Расположение тетраспор в тетраспорангии может быть крестообразным (гелидиум, хондрус), рядовым (кораллина, дюренея) или по углам тетраэдра (церамиальные).

Вегетативное размножение для красных водорослей нетипично.

После оплодотворения, образовавшаяся зигота претерпевает сложное развитие прямо на гаметофите и дает начало особым спорам, которые называются карпоспорами, образующиеся в карпоспорангиях, тогда как у многих других водорослей зигота развивается в спорофит, давая начало новой форме развития растений. Жизненный цикл красных водорослей изоморфный или гетероморфный дипло-гаплобионтный Ботаника: систематика растений. / Под ред. М.И.Ашмарина. - Томск, 2004. - С.31 .

Оогамия заключается в слиянии крупной неподвижной, лишенной жгутиков, яйцеклетки с мелкой мужской - снабженным жгутиком сперматозоидом или безжгутиковым спермацием. Оогамия распространена у водорослей со сложным многоклеточным талломом, при этом мужские и женские половые клетки развиваются в специальных органах - антеридиях и оогониях , обычно резко отличающихся от вегетативных клеток.

Женский орган - карпогои - у большинства красных водорослей (флоридеофициевые) состоит из расширенной батальной части - брюшка, заключающего яйцеклетку, и отростка - трихогины (последняя отсутствует у бангифициевых). Трихогина или вообще не содержит - ядра или оно дегенерирует к моменту оплодотворения. Карпогон обычно развивается на особой короткой, состоящей из 3-4, реже из 7-9 клеток карпог онной ветви , которая в свою очередь сидит на поддерживающей (несу щей ) клетке. Антеридии (спер матангии) - обычно мелкие бесцветные клетки, содержимое которых освобождается в виде мелких голых, лишенных жгутиков мужских оплодотворяющих элементов спер манциев . Выпавшие из антеридиев спермации пассивно переносятся токами воды и прилипают к трихогине. В месте контакта спермация и трихогины их стенки растворяются, и ядро спермации по трихогине перемещается в брюшную часть карпогона. где сливается с женским ядром. Эти данные классических исследований конца прошлого века, сохранившие значение до наших дней, можно дополнить некоторыми наблюлениями последних лет. Так, в 1984 г. получены новые данные о динамике полового процесса у некоторых красных водорослей, В условиях эксперимента у Callithamnion cordaium удалось показать, что зрелые карпогоны (созревание их происходит в течение четырех дней после заложения карногонной ветви) восприимчивы к спермациям в течение 3 ч. Сам процесс слияния гамет, включающий известные из классических работ фазы (прикрепление спермация к трихогине; плазмогамия, перенос ядра спермация вниз по трихогине и кариогамия), длится 5 --10 ч. После оплодотворения базальная часть карпогона отделяется перегородкой от трихогины, которая отмирает, и претерпевает дальнейшее развитие, приводящее у большинства красных водорослей к образованию карпоспор. Детали этого развитии имеют важное систематическое значение. У одних красных водорослей содержимое зиготы (оплодотворенного карпогона) непосредственно делится с образованием неподвижных голых спор карпоспор, у других из оплодотворенного карпогона (или из его дочерней клетки) вырастают многоклеточные ветвящиеся нити гонимоблас ты, клетки, которых превращаются в карпоспоран гии, производящие по одной карпоспоре. Наконец, у большинства красных водорослей гонимобласты развиваются не непосредственно из брюшка оплодотворенного карпогона, а из особых вспомогательных ауксилярных клеток. Последние могут быть удалены от карпогона или же располагаются на талломе и непосредственной от него близости, Если ауксилярные клетки удалены от карпогона, из его брюшка, после оплодотворения вырастают гифообразные, без поперечных клеточных перегородок соединительные или ооб ластемн ые нити. Их возникновению предшествуют митотические деления копуляциоиного ядра и таким образом они содержат диплоидные ядра. Ообластемные нити подрастают к ауксилярным клеткам, в точке контакта оболочки растворяются, и кончик ообластемной нити и ауксилярная клетка сливаются. Диплоидное ядро ообластемной нити делится, одно из дочерних ядер передается ауксилярной клетке, а другое остается в ообластемной нити, которая может расти к следующей ауксилярной клетке, и т. д.

Совокупность ауксилярной клетки (или клеток) с карпогоном называется прока рпием. Здесь нет необходимости в образовании длинных ообластемных нитей, связывающих карпогон и ауксилярные клетки, ауксилярная клетка просто сливается с брюшком оплодотворенного карпогона, после чего из нее развиваются гонимобласты с карпоспорами. Карпоспорангии часто располагаются тесными группами - цисто карпиями, которые у многих представителей одеты псевдопаренхиматозной оболочкой, развивающейся из соседних с карпогоном клеток Рейвн П. и др. Современная ботаника. - М.: Мир, 2003. - С.66 .

2. Основные классы красных водорослей

2.1 Бангиевые. Порфира

Класс бангиевых объединяет одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы паренхимного строения. Рост у них диффузный, в результате деления всех клеток слоевища. Клетки бангиевых одноядерные с одним звездчатым хлоропластом и одним центральным пиреноидом. У многих представителей класса хлоропласт имеет осевое положение, которое считается более примитивным по сравнению с пристенным. Половое размножение известно только у высокоорганизованных представителей класса. Половые клетки формируются в результате преобразования вегетативной клетки. Зигота подвергается делениям и вся превращается в карпоспоры. Бесполое размн ти\ожение осуществляется моноспорами, реже акинетами. Моноспоры и карпоспоры голые и способны к амебоидным движениям. Большинство представителей класса, особенно среди примитивных, -- пресноводные и наземные обитатели. Морские формы распространены в прибрежной полосе всех морей, но в умеренных широтах представлены богаче, чем в тропиках.

Класс бангиевых невелик по объему. В нем насчитывают около 20 родов и 70 видов. Систематики делят его на 6 порядков, наиболее важным из которых является порядок бангиевых (Bangiales). Всех представителей класса можно разделить на две группы, которые, по-видимому, представляют собой две разные ветви эволюции. Первая включает многоклеточные нитчатые и пластинчатые формы, распространенные преимущественно в море. Вторую группу составляют одноклеточные и колониальные водоросли, чаще встречающиеся в пресноводных и наземных местообитаниях. Если первая группа принадлежит к типичным багрянкам, то вторая по некоторым признакам сильно тяготеет к сине-зеленым водорослям.

Основные представители: порфиридиум (Porphyridium), хроотеце (Chroothece), гониотрихум (Goniotrichum), астероцитис (Asterocytis), порфира (Porphyra).

Наиболее известная одноклеточная водоросль из порядка порфиридиевых (Porphyridiales) -- порфиридиум (Porphyridium). Округлые клетки этой водоросли обычно собраны в слизистые колонии, которые в виде кроваво-красных пленок покрывают почву и влажные стены.

У другой одноклеточной водоросли -- хроотеце (Chroothece), также растущей на почве, очень сильного развития достигает слизистая оболочка. Она имеет вид слоистой ножки, превышающей длину клетки более чем в 50 раз.

У гониотрихума (Goniotrichum), так же как у астероцитиса (Asterocytis), нитчатое слоевище является уже постоянным признаком. У большинства видов клетки собраны в однорядные нитчатые колонии, и только у одного из бангиевых характерно половое размножение. Сперматангии у порфиры и бангии образуются в результате повторных делений вегетативных клеток, так что в одной клетке развивается от 32 до 128 сперматангиев, каждый из которых содержит по одному спермацию. В оогонии, или карпогоны, превращаются обычные вегетативные клетки, каждая клетка -- в один карпогон.

Класс бангиевых внутри отдела Rhodophyta составляет весьма обособленную группу, обладающую рядом примитивных черт. Диффузный рост, образование органов размножения в любой клетке слоевища и отсутствие специализации в их строении, непосредственное превращение зиготы в карпоспоры, отсутствие типичной трихогины -- все это говорит об отличии бангиевых от флоридеевых. Некоторые ученые считали эти отличия столь принципиальными, что выделяли бангиевые из отдела красных водорослей и пытались сближать их с некоторыми сине-зелеными и даже зелеными водорослями. Но, с другой стороны, нельзя не учитывать и важных черт сходства обоих классов. У них одинаковы набор пигментов, запасные вещества, характер спермациев и карпоспор. Интересно отметить, что одним из важных отличительных признаков между ними всегда считалось отсутствие у бангиевых первичных и вторичных пор в месте соединения клеток. Однако при более пристальном изучении у многих бангиевых обнаруживаются типичные для красных водорослей поры. Это, несомненно, свидетельствует о тесном филогенетическом родстве всех багрянок. Кроме того, у примитивных флоридеевых можно найти еще много сходства с бангиевыми. Они имеют пиреноиды и звездчатый хлоропласт, одно ядро, споры их также способны к амебоидному движению. Поэтому логично предположить, что все красные водоросли едины в своем происхождении.

2.2 Флоридеи

Класс объединяет многоклеточные сложно организованные формы. Клетки одноядерные, реже многоядерные с пристенными хлоропластами. Половое размножение свойственно всем флоридеям, если оно отсутствует, то только при вторичной утрате. У некоторых представителей известно бесполое размножение спорами. Большинство видов класса - типичные морские обитатели, распространенные по всему Земному шару.

Основные представители: пресноводные батрахоспермум (Batrachospermum) и леманея (Lemanea), морские мелобезия (Melobesia), литотамнион (Lithotamnion), кораллина (Corallina).

Класс флоридеевых делят на шесть порядков на основании особенностей развития зиготы и строения ауксиллярной системы:

Порядок ГЕЛИДИЕВЫЕ

Порядок ГИГАРТИНОВЫЕ

Порядок КРИПТОНЕМИЕВЫЕ

Порядок НЕМАЛИЕВЫЕ

Порядок РОДИМЕНИЕВЫЕ

Порядок ЦЕРАМИЕВЫЕ

Каждый порядок включает весьма разнообразные по морфологическому и анатомическому строению водоросли.

Порядок ГЕЛИДИЕВЫЕ (Gelidiales) Гелидиевые -- небольшая, хорошо очерченная группа красных водорослей. В ней выделяют всего одно семейство и 8 родов. Ауксиллярные клетки, как и у немалиевых, отсутствуют, но еще до оплодотворения рядом с карпогонной ветвью образуются многочисленные мелкоклеточные нити. Это особая питающая ткань, в которой развиваются нити гонимобласта.

Клетки гелидиевых многоядерные, содержат множество пластинчатых хлоропластов и лишены пиреноидов. Размножается гелидиум половым и бесполым способом. При этом отличить гаметофиты от спорофитов можно только по органам размножения.

Порядок ГИГАРТИНОВЫЕ (Gigartinales) Гигартиновые -- чрезвычайно разнообразная группа с нечеткими границами. Это разнообразие проявляется во внешнем и внутреннем строении, в строении органов размножения, в особенностях развития гонимобласта. Уже само количество входящих в порядок семейств -- а их насчитывается 21 -- говорит о большой его неоднородности. Единственным критерием для выделения порядка служит то, что ауксиллярной клеткой у этих водорослей является обычная клетка слоевища.

По мере изучения этих водорослей границы между упомянутыми порядками становятся все менее ясными, и определение этих границ часто доступно лишь опытным специалистам. Идет постоянный процесс перемещения родов из порядка в порядок. Нередки случаи, когда детали развития оплодотворенного карпогона очень трудно разгадать и объяснить и разные исследователи на одном и том же микроскопическом препарате могут видеть разные вещи. По-видимому, справедливо утверждение о том, что стабильность существующей классификации красных водорослей иллюзорна и что из всех порядков только один -- церамиевые -- достаточно хорошо отграничен.

Порядок КРИПТОНЕМИЕВЫЕ (Cryptonemiales) У криптонемиевых уже имеются специальные ауксиллярные клетки. Они закладываются до оплодотворения на особых дополнительных ветвях в отдалении от карпогонных ветвей или в непосредственной близости к ним. Нити гонимобласта развиваются из ауксиллярных клеток после слияния их с карпогоном. Слоевище криптонемиевых имеет различную форму (от цилиндрической до пластинчатой и корковидной) и различное анатомическое строеение (как одноосевого, так и многоосевого типа). Целая группа водорослей обладает обызвествленным слоевищем. Клетки одноядерные и многоядерные, с одним или несколькими хлоропластами пластинчатой или чечевицеобразной формы, лишенными пиреноидов. Рост осуществляется одной или несколькими апикальными клетками, в формировании слоевища ряда водорослей участвует особая меристема.

У криптонемиевых имеется чередование гаметофита и тетраспорофита, сходных по внешнему и внутреннему строению. Тетраспорангии, крестообразно или зонально разделенные, развиваются по-разному. Карпогонные ветви простые или разветвленные, обычно многоклеточные; они возникают отдельно друг от друга или по нескольку вместе в сорусах, нематециях или концептакулах. После церамиевых криптонемиевые -- самый крупный порядок красных водорослей. Он включает 13 семейств, 110 родов и более 900 видов, распространенных по всему Мировому океану.

Порядок НЕМАЛИЕВЫЕ (Nemaliales) Порядок немалиевых объединяет организмы, у которых отсутствуют ауксиллярные клетки. Нити гонимобласта развиваются непосредственно от оплодотворенного карпогона или от нижележащей клетки после того, как в нее перейдет ядро карпогона. Специальных питающих клеток у немалиевых тоже нет. У сложно организованных форм во время оплодотворения или после него происходит слияние клеток карпогонной ветви и несущей клетки в самых разных сочетаниях. Порядок немалиевых -- наиболее примитивная группа красных водорослей. Он объединяет 8 семейств, которые можно разделить на две группы. В первой группе слоевище имеет одноосевое строение, во второй -- оно построено по многоосевому типу. Почти все флоридеевые, которые обитают в пресных водах, относятся к немалиевым водорослям.

Порядок РОДИМЕНИЕВЫЕ (Rhodymeniales) Родимениевые -- небольшой, достаточно хорошо отграниченный порядок, занимающий обособленное систематическое положение в классе флоридеевых. Основное отличительное свойство родимениевых состоит в том, что ауксиллярная клетка, которая формируется незадолго до оплодотворения, является производной несущей клетки карпогонной ветви. Все родимениевые имеют прокарп -- ауксиллярная и карпогонная ветви представляют собой единое образование. От несущей клетки развиваются карпогонная ветвь, всегда трех-, четырехклеточная, и двухклеточная ауксиллярная ветвь, верхняя клетка которой служит ауксиллярной. До оплодотворения ауксиллярная клетка плохо различима, но после него сильно увеличивается и наполняется густым плазматическим содержимым. Все водоросли порядка построены по многоосевому типу. Рост осуществляется в результате деятельности апикальных клеток, а также верхушечной или краевой меристем. Порядок делится на два семейства, различающиеся особенностями анатомического строения. Семейство шампиевых (Champiaceae) характеризуется полым слоевищем, при этом полость ограничена длинными узкими клеточными нитями. Тетраспорангии делятся тетраэдрически, некоторые роды имеют полиспоры. Тетраспорангии делятся крестообразно. Несмотря на небольшой объем, порядок отличается чрезвычайно широким ареалом. Родимениевые распространены по всем морям от тропиков до Северного Ледовитого океана, но все-таки наиболее богато они представлены в теплых морях.

Порядок ЦЕРАМИЕВЫЕ (Ceramiales) По объему церамиевые намного превосходят все другие порядки в классе флоридеевых. Достаточно сказать, что они объединяют более 250 родов и около 1500 видов. Но, несмотря на столь большой объем, порядок -- хорошо очерченная группа, которая делится всего на 4 четко ограниченных семейства. Единообразие порядка проявляется прежде всего в структуре и в развитии органов размножения. Всем церамиевым свойствен прокарп. Ауксиллярная клетка отчленяется непосредственно от несущей клетки четырехклеточной карпогонной ветви. Формируется ауксиллярная клетка только после оплодотворения.

В то время как репродуктивная система церамиевых построена по единому плану, вегетативная организация их отличается разнообразием. На этом и основана классификация порядка. Все церамиевые построены по одноосевому типу. Из четырех семейств на самой низкой ступени развития стоит семейство церамиевых. Остальные три, по-видимому, представляют параллельные линии эволюции, и сейчас трудно сказать, какое из них стоит на более высокой ступени организации. Распространены церамиевые по всему Мировому океану, но особенно богато представлены в тропиках.

Порядок ГРАЦИЛЯРИЕВЫЕ (Gracilariales) Порядок грациляриевых включает несколько небольших родов и один весьма крупный -- грацилярия (Gracilaria), более 100 видов которого широко распространены в умеренных и тропических морях земного шара. Виды грацилярии, как, впрочем, вообще все водоросли порядка, имеют тенденцию уплощаться, поэтому, кроме цилиндрических, есть немало форм с плоским, вплоть до листовидного, слоевищем. Виды грацилярии в некоторых странах служат сырьем для агаровой промышленности. Растения грацилярии жесткие, хрящеватые. Взрослое слоевище имеет «клеточную» структуру, каких-либо следов нитчатого строения проследить не удается. Центральная часть состоит из крупных клеток, кнаружи постепенно уменьшающихся в размерах, кора построена из нескольких слоев мелких клеток. Рост слоевища происходит за счет меристемы, которая сформировалась на основе одноосевого строения. Правда, центральную ось не удается проследить даже у проростков, видна только одна апикальная клетка, отчленяющая вниз сегменты от трех своих поверхностей. Особенности размножения состоят в том, что ауксиллярная клетка до оплодотворения неразличима. Двухклеточная карпогонная ветвь образуется на клетках внешней коры. После оплодотворения карпогон сливается с несколькими соседними клетками, образуя массивную клетку слияния, из которой вырастают нити гонимобласта, направленные к поверхности слоевища. После оплодотворения в месте образования прокарпа поверхностные клетки усиленно делятся, образуя толстую мелкоклеточную кору, из которой позднее формируется крыша цистокарпа с отверстием посередине. Цистокарпы, разбросанные по слоевищу, выступают над его поверхностью в виде мелких шариков. Питание развивающегося гонимобласта осуществляется клеткой слияния и отчасти близлежащими клетками слоевища. Сперматангии у грацилярии образуются в специальных углублениях коры, напоминающих концептакулы, с отверстием на вершине. Крестообразно разделенные тетраспорангии разбросаны в коровом слое по всему слоевищу.

Порядок АКРОХЕТИЕВЫЕ (Acrochaetiales) Эти водоросли устроены наиболее просто. Слоевище состоит из свободно разветвленных однорядных нитей. Они образуют кустики микроскопических размеров (как правило, высотой до 5 мм), и только как исключение встречаются более крупные растения, высотой до 25 мм. Ветвление в этих кустиках попеременное, неправильное. Часто короткие боковые веточки на вершине заканчиваются волоском, однако имеется немало видов, у которых волоски никогда не образуются. Лишь немногие акрохетиевые водоросли растут на грунте -- на камнях, скалах и т. п., большинство же предпочитает поселяться на других водорослях и животных. Особенно часто их можно встретить на ламинариевых водорослях, на гидроидах, мшанках, моллюсках. При этом они не только прикрепляются к поверхности организмов, но и проникают в ткани хозяина.

Строение базальной части акрохетиевых меняется в зависимости от характера субстрата. На твердом субстрате, будь то камни или водоросли с плотным строением, чаще встречаются псевдопаренхимные подошвы, на рыхлом -- свободные стелющиеся нити. В целом для акрохетиевых весьма характерна разнонитчатая структура. Наиболее отчетливо она проявляется у водорослей в молодом состоянии, так как при разнонитчатом строении вначале обычно развивается стелющаяся структура, из клеток которой возникают вертикальные побеги. Внутриклеточное строение представителей семейства отличается разнообразием. Здесь можно встретить формы с осевым и пристенным хлоропластом, с пиреноидами и без них. Форма хлоропластов служит хорошим признаком для разграничения родов. У одних они звездчатые, у других -- лентовидные, спирально закрученные, у третьих -- в виде дисков. Бесполое размножение у акрохетиевых осуществляется преимущественно моноспорами, тетраспоры отмечаются довольно редко. Спорангии сидят на коротких боковых веточках, где располагаются одиночно или по 2--3 вместе. Тетраспоры делятся крестообразно. Карпогон -- единственная клетка, располагается она сбоку от основных ветвей или на коротких боковых веточках. Изредка встречается двухклеточная карпогонная ветвь. Сперматангии в виде мелких округлых клеток располагаются на вершине боковых веточек. После оплодотворения и отпадения трихогины карпогон делится поперечными перегородками на несколько клеток, из которых вырастает пучок нитей гонимобласта. Не всем акрохетиевым свойственно половое размножение; некоторые размножаются только бесполым способом, среди них -- многие виды родохортона (Rhodochorton). В природе акрохетиевые распространены чрезвычайно широко. В большинстве своем - это морские организмы, известные во всех морях Мирового океана. Пресноводных видов намного меньше -- всего 5, они принадлежат к роду одуинелла (Audouinella). Из морских обитателей самой характерной и распространенной водорослью семейства является акрохетиум (Acrochaetium). В литературе описано около 250 видов этого рода. Когда эти виды начали изучать в культуре, особенно их размножение и циклы развития, то обнаружилось, что многие прежние виды -- не что иное, как стадии или формы развития в жизненном цикле других видов. Другая морская водоросль семейства -- родохортон -- отличается более грубым и крупным слоевищем, растущим, как правило, на каменистом грунте. На прибойной литорали наших северных морей родохортон часто образует самостоятельный пояс, покрывая затененную поверхность валунов и скал темно-красным налетом. Филогенетическое положение семейства акрохетиевых не совсем ясно. Хотя его и помещают как наиболее просто организованную группу в начале всей системы флоридеевых, до сих пор неизвестно, говорит ли эта простота о примитивности его представителей или она результат вторичного упрощения. В последнее время было обнаружено, что некоторые багрянки имеют в своем цикле развития стадии или поколения точно такого же строения, как акрохетиевые. Это наблюдение позволяет предположить, что семейство представляет собой искусственную группу, которая требует более подробного изучения. В этой связи интересно подчеркнуть, что у ряда водорослей семейства неизвестно половое размножение и что они заметно различаются внутриклеточным строением.

Порядок БАТРАХОСПЕРМОВЫЕ (Batrachospermales) Этот порядок интересн тем, что в нем можно проследить первые шаги в усложнении организации слоевища багрянок при переходе от свободно-нитчатого к плотному строению. Характерные черты лучше всего проследить, познакомившись с одной из самых известных пресноводных багрянок -- батрахоспермумом (Batrachospermum). Около 50 видов этого рода распространено во всех частях света. Предпочитают они хорошо аэрируемые воды медленно текущих рек и ручьев, но их можно встретить и в прибрежной части озер, там, где отсутствуют сильные колебания температуры. Некоторые проникают даже в торфяные болота, но чаще встречаются вблизи ключей. Мягкое слизистое слоевище батрахосперму-ма состоит из центральной однорядной разветвленной оси. Основные ветви густо покрыты пучками коротких веточек ограниченного роста, расположенных мутовками. Строение батрахоспермума легко представить как результат усложнения и упорядочения строения акрохетиевых, и это подтверждается индивидуальным развитием видов батрахоспермума. Вначале образуется стелющаяся по субстрату нить, она ветвится с образованием псевдопаренхимной подошвы, из клеток которой возникает множество вертикальных однорядных побегов, морфологически почти неотличимых от акрохетиума. Эта стадия, которую так и называют стадией акрохетиума, может существовать достаточно долгое время и даже размножаться моноспорами. Немудрено, что ее часто принимают за самостоятельные виды акрохетиума. Развитие этой стадии в большой степени определяется условиями среды. В целом ее можно назвать теневой формой роста, тогда как стадия батрахоспермума - световая форма. В связи с этим в природе они приурочены к разным сезонам. Побеги батрахоспермума развиваются в любом месте стадии акрохетиума. Их строение относится к центральноосевому типу, который в литературе часто называют типом батрахоспермума. Верхушечная клетка центральной оси отчленяет новые сегменты, которые быстро растут в длину и толщину. На каждом из этих сегментов образуются мутовки из 4--6 мелких клеток, которые постепенно вырастают в пучки ветвей ограниченного роста. Конечные клетки боковых веточек нередко преобразуются в волоски. Ветви в пучках связаны большим количеством слизи. Из нижних клеток ветвей ограниченного роста возникают обычно клеточные ризоидные нити, спускающиеся вниз по слоевищу и обволакивающие центральную ось. От этих нитей могут развиваться дополнительные пучки ветвей ограниченного роста, которые вместе с первыми служат ассимиляционными нитями. Органы бесполого размножения -- моноспорангии -- на растениях батрахоспермума встречаются очень редко, гораздо чаще они образуются на неполовозрелых растениях, подобных акрохетиуму. Половое размножение отличается некоторыми особенностями. Трихогина необычной для красных водорослей кеглевидной или цилиндрической формы. Карпогон образуется на вершине веточек, возникающих от нижних клеток ветвей ограниченного роста. Шаровидные сперматангии развиваются на вершине боковых веточек, по 1--3 на клетках, которые ничем не отличаются от вегетативных. Зрелые гонимобласты -- четко отграниченные образования, погруженные в слизь среди ассимиляционных нитей и плотно окруженные ими.

Порядок КОРАЛЛИНОВЫЕ (Corallinales) Он характеризуется огромным многообразием форм. От остальных водорослей порядка, как и вообще от всех багрянок, кораллиновые отличить легко: слоевище их настолько пропитано известью, что их скорее можно принять за кораллы или камни, чем за водоросли. Кроме обызвествления, эти водоросли обладают еще одной своеобразной чертой: органы как полового, так и бесполого размножения у них образуются в особых вместилищах -- концептакулах, которые сообщаются с внешней средой одним или несколькими отверстиями.

Подсемейство кораллиновые (Corallinoideae) Членистые кораллиновые характеризуются вертикальным разветвленным слоевищем, в котором обызвествленные членики чередуются с лишенными извести сочленениями. В морях России чаще других можно найти кораллину и амфироа. Это наиболее важные представители подсемейства. Каждый из этих родов соединяет в себе признаки целой группы родов и отражает отдельную линию эволюции.

Род кораллина (Corallina) включает невысокие растения, очень красивые благодаря перистому и вильчатому ветвлению. Вертикальное слоевище образуется на базальной части, которая здесь развита в меньшей степени, чем у корковых, и намного проще устроена. Членики всегда пропитаны известью, хотя обызвествление обычно не затрагивает внутренних частей и ограничено корой. Нити внутренней части слоевища состоят из клеток одинакового размера, расположенных поперечными рядами (на продольном срезе). Несколько слоев коровых клеток заканчивается у поверхности одним слоем покровных клеток. Последние отсутствуют только над апикальными клетками, осуществляющими рост в длину. Центральные и коровые клетки часто сливаются друг с другом. Сочленение никогда не обызвествляется и состоит из одного ряда параллельно расположенных длинных толстостенных клеток. В начале образования сочленения оно бывает покрыто корой, которая впоследствии разрушается.

Не все материнские клетки тетраспорангиев достигают зрелости. Часть из них остаются стерильными. Половые растения кораллины более неправильно разветвлены и гуще покрыты концентакулами. Сперматангии образуются на дне и боковых стенках концептакула и имеют весьма характерную форму. Они расширены (наподобие головки) на переднем конце и вытянуты в длинный узкий хвост на заднем.

Род амфироа (Amphiroa) отличается меньшим числом видов и более ограниченным географическим распространением. Вильчато-разветвленные растения амфироа также состоят из отчетливых члеников, однако в их образовании прослеживаются еще некоторые примитивные черты, сближающие этот род с нечленистыми кораллиновыми. Клетки центральных нитей расположены упорядоченно, дугообразными поперечными зонами, причем зона длинных клеток чередуется с зоной коротких. Снаружи центральный пучок ограничен мелкоклеточной корой.

Стараясь понять филогенез криптонемиевых, ученые исходят из того, что различные направления развития в порядке (впрочем, как и во всем классе флоридеевых) находят отражение, прежде всего в характере строения женской половой системы и в особенностях развития гонимобласта. Основными критериями служат наличие или отсутствие прокарпа, число клеток в карпогонной и ауксиллярной ветвях, место образования ауксиллярной клетки. Раньше все семейства порядка делили на две группы -- имеющие прокарп и не имеющие такового. Но чем глубже изучают эти водоросли, тем очевиднее становится, что специализация ауксиллярной системы может идти у разных водорослей независимо. Во многих семействах наряду с родами, у которых карпогонная и ауксиллярная ветви образуются отдельно, можно найти роды, уже имеющие в той или иной мере развитый прокарп. По современным воззрениям, одним из важных признаков, на который опираются при построении классификации криптонемиевых, является одно- или многокарпогонный характер женской половой системы.

Современную классификацию порядка нельзя признать до конца разработанной. Связь порядка с другими багрянками также остается неясной, хотя имеются свидетельства сходства отдельных криптонемиевых с водорослями порядка гигартиновых.

Заключение

В систематическом отношении водоросли представляют собой совокупность нескольких обособленных групп растений, вероятно, самостоятельных по своему происхождению и эволюции. Разделение водорослей на группы в основном совпадает с характером их окраски, что, в свою очередь, связано с набором пигментов, а также основано на общих особенностях строения. Некоторые систематики выделяют красные водоросли в отдельное подцарство в царстве растений, поскольку багрянки имеют ряд особенностей, существенно отличающих их от других эукариотических водорослей.

Отдел делят на два класса: бангиевые (Bangiophyceae) и флоридеи (Florideophyceae)

Класс бангиевые (Bangiophyceae) объединяет одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Основные представители: порфиридиум (Porphyridium), хроотеце (Chroothece), гониотрихум (Goniotrichum), астероцитис (Asterocytis), порфира (Porphyra).

Класс флоридеи (Florideophyceae) объединяет многоклеточные сложно организованные формы.

Споры и гаметы багрянок лишены жгутиков, а цикл их развития включает не две, как у других водорослей, а три стадии. После слияния гамет из зиготы развивается диплоидный организм (в той или иной, иногда редуцированной, форме) - спорофит, производящий диплоидные же споры. Из этих спор развивается второе диплоидное поколение - спорофит, в клетках которого в определенное время происходит мейоз и образуются гаплоидные споры. Из такой споры развивается третье поколение - гаплоидный гаметофит, производящий гаметы.

Для красных водорослей характерен сложный цикл развития, не встречающийся у других водорослей. Репродуктивные клетки красных водорослей никогда не имеют жгутиков. Они выходят из спорангия или гаметангия в результате образования большого количества слизи и разносятся водой.

Список литературы

1. Ботаника: систематика растений. / Под ред. М.И.Ашмарина. - Томск, 2004. - 248с.

2. Гарибова Л.В. и др. Водоросли, лишайники и мохообразные. - М.: Мысль, 1998. - С.40

3. Гарибова Л.В. и др. Курс низших растений. - М.: Высшая школа, 2001. - 162с.

4. Рейвн П. и др. Современная ботаника. - М.: Мир, 2003. - 362с.

5. А. Г. Еленевский, М. П. Соловьева, В. Н. Тихомиров. Ботаника. Систематика высших, или наземных, растений. - М.: Академия, 2006.

6. Басов В.М., Ефремова Т.В. Анатомия, морфология и систематика растений. - М.: 2004

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Особенности среды обитания красных водорослей, их пигментация и процесс поглощения лучей солнечного света. Характеристика репродуктивных клеток красных водорослей. Сложное развитие зиготы, образовавшейся после оплодотворения, и формирование карпоспор.

презентация , добавлен 29.03.2012

Классификация низших растений. Строение и формы бактерий, их роль и распространение в природе. Характеристика отделов сине-зеленых, диатомовых, бурых и красных водорослей. Особенности их строения и размножения, области обитания, хозяйственное значение.

курсовая работа , добавлен 11.02.2014

Строение таллома красных водорослей. Вегетативное размножение - путем фрагментации таллома. Оогамный половой процесс. Изоморфный или гетероморфный дипло-гаплобионтный цикл развития. Наиболее важный запасный продукт полисахарид - багрянковый крахмал.

реферат , добавлен 01.08.2009

Общая характеристика зеленых водорослей – группы низших растений. Место обитания морских зеленых водорослей. Их размножение, строение и способы питания, химический состав. Описание наиболее распространенных видов морских водорослей Японского моря.

реферат , добавлен 16.02.2012

Водоросли - низшие растительные организмы, причисляемые к группе споровых. Независимый образ жизни водорослей благодаря хлорофиллу, приготовление ими необходимых органических соединений из неорганических. Среда обитания и виды размножения водорослей.

реферат , добавлен 16.12.2009

Биологическая характеристика водорослей, их анатомическое строение. Размножение одноклеточной водоросли. Направления развития прикладной альгологии. Происхождение и эволюция водорослей, их экологические группы. Водоросли водных местообитаний, снега, льда.

презентация , добавлен 25.11.2011

Разделение водорослей на систематические группы высшего ранга, его совпадение с характером окраски и чертами строения. Клеточные оболочки водорослей. Бесполое и половое размножение водорослей. Черты сходства и различия желто-зеленых и зеленых водорослей.

реферат , добавлен 09.06.2011

Водоросли как представители фотоавтотрофных организмов нашей планеты, их происхождение и этапы развития. Способы и условия питания водорослей. Воспроизведение себе подобных у водорослей посредством вегетативного, бесполого и полового размножения.

реферат , добавлен 18.03.2014

Трофическая цепь экосистемы водоема. Классификация водорослей, их распределение в зависимости от глубины, распространение и роль в биогеоценозах. Использование водорослей человеком. Вегетативное, бесполое, половое размножение. Группы почвенных водорослей.

презентация , добавлен 19.02.2013

Почвенные водоросли как участники процессов почвообразования. Изучение и характеристика качественного состава водорослей почв отдела Cyanophyta. Строение и размножение синезелёных водорослей. Сравнение качественного и количественного состава Cyanophyta.

– это одно из самых крупных подцарств водорослей, которое насчитывает более 5000 различных видов. Они практически исключительно являются многоклеточными морскими водорослями, и именно к ним принадлежат многие распространенные разновидности водорослей, которые употребляются человеком. Их можно противопоставить, прежде всего, бурым и зеленым водорослям, но не следует путать с подцарством Dinoflagellata, в которое входят водоросли, вызывающие так называемый «красный прилив».

Во многих странах по всему миру, в частности в Азии, многие виды красных водорослей употребляются в пищу. Как правило, красные водоросли имеют высокую пищевую ценность, и их, как и другие водоросли, чрезвычайно просто выращивать, в связи с чем они являются идеальным пищевым источником, поскольку позволяют при минимальных затратах производить огромное количество продукции.

Одной из очень известных разновидностей красных водорослей, которую культивируют по всему миру, в особенности в Японии, является нори . Нори играет важную роль в приготовлении пищи, в частности – суши и роллов.

Еще один вид пищевых красных водорослей – это произрастающий в Атлантическом океане ирландский мох , или Chondrus crispus. Это один из основных источников каррагинана, который используется во многих продуктах и напитках, как в качестве стабилизатора, так и в качестве загустителя. Можно обнаружить это вещество в такой продукции как мороженое и немолочные замороженные десерты. В странах Карибского бассейна эти красные водоросли используются непосредственно для получения напитка из сладкого и сгущенного молока или ароматизации льда.

Также красные водоросли могут упоминаться, когда имеются в виду красные слизистые водоросли. Это, по существу, даже не водоросли, а цианобактерии. Нередко красные слизистые водоросли, которые существуют в течение более трех миллиардов лет, рассматриваются как связующее звено между бактериями и настоящими водорослями. Хотя красные слизистые водоросли не особенно привлекательны физически, они являются одними из самых важных существ на планете. Эти водоросли отвечают за выработку колоссального количества кислорода, поэтому считается, что если бы красных слизистых водорослей не существовало, небо Земли не было бы голубым.

Настоящие красные водоросли имеют красный цвет, поскольку все они содержат определенный пигмент, фикоэритрин. Этот пигмент поглощает голубой свет и отражает красный. Такой эволюционный механизм позволяет красным водорослям существовать на немного большей глубине по сравнению с другими видами водорослей, поскольку голубой свет проникает в воду глубже, чем длинноволновой свет. Хотя некоторые разновидности красных водорослей имеют глубокий красный цвет, что делает очевидной их принадлежность к данному подцарству, другие содержат относительно немного фикоэритрина и большое количество хлорофилла, из-за чего могут казаться в большей степени голубыми или зелеными.

Существуют определенные виды водорослей, которые играют решающую роль в формировании рифов. В Тихом океане есть атоллы, которые обязаны своим развитием скорее красным водорослям, чем кораллам. Такие виды водорослей, известные как кораллиновые водоросли, создают вокруг себя слой карбоната, подобно кораллам. Это способствует формированию вокруг них рифов, которые могут достигать огромных размеров.

Места и условия обитания

Красные водоросли, или багрянки (Rhodophyta) — обитают преимущественно в морях (часто на большей глубине, чем зелёные и , что обусловлено присутствием фикоэритрина, способного, по-видимому, использовать для фотосинтеза зелёные и синие лучи, проникающие глубже других в воду), меньше в пресных водах и почве. Из 4000 видов багрянок только 200 видов обитает в пресноводных водоемах и почвах. Багрянки — глубоководные организмы. Они могут обитать на глубине до 100-200 м (а отдельные представители обнаружены на глубине до 300 и даже 500 м), но могут развиваться и в верхних горизонтах моря, в том числе и на литорали.

Строение красных водорослей

Чем короче длина световой волны, тем больше ее энергия, поэтому на большие глубины проникают только световые волны с короткой длиной волны и, соответственно, с высокой энергией. Вспомогательные пигменты красных водорослей расширяют спектр поглощаемого ими света в сине-зеленой и сине-фиолетовой областях спектра.

Предшественники хлоропластов у красных водорослей — цианобактерии. Основной фотосинтетический пигмент — хлорофилл а (зеленого цвета). Вспомогательные фотосинтетические пигменты: хлорофилл d (у некоторых видов), каротиноиды (желтого цвета) и фикобилины (синий — фикоцианин и красный — фикоэритрин). Именно фикобилины, имеющие белковую природу, поглощают остатки синего и фиолетового света, проникающие на большие глубины.

В соответствии с изменением соотношения фотосинтетических пигментов окраска красных водорослей с увеличением глубины меняется: на мелководье они желто-зеленые (иногда имеют голубой оттенок), затем становятся розовыми и, наконец, на глубине более 50 м приобретают интенсивный красный цвет.

Красными эти водоросли выглядят, только если их вытащить на поверхность. На большой глубине водолазам они кажутся черными, настолько эффективно поглощают они весь падающий на них свет.

Запасное вещество красных водорослей — полимер глюкозы, который называют багрянковым крахмалом. По строению он близок к животному крахмалу — гликогену.

Слоевище (таллом), т.е. тело красных водорослей, как правило, многоклеточное (нитчатое или пластинчатое), редко одноклеточное. Некоторые красные водоросли, например кораллины, имеют скелет, состоящий из углекислого кальция (СаСO 3) или магния (MgCO 3). Они участвуют в образовании коралловых рифов.

Половой процесс очень сложен. Тип полового процесса — оогамия. Наблюдается чередование гаплоидного (n) и диплоидного (2n) поколений; у большинства багрянок эти поколения изоморфны. Гаметы лишены жгутиков.

Бесполое размножение — с помощью спор, лишенных жгутиков.

Отсутствие жгутиковых форм на всех стадиях размножения — характерный признак красных водорослей. Предполагают, что багрянки, в отличие от друг их водорослей, произошли от древних, примитивных эукариот, еще лишенных жгутиков. На этом основании багрянки обычно выделяются в особое подцарство Rhodobionta.

Экологическое значение

Красные водоросли — основные продуценты органического вещества на больших глубинах. Они являются кормом и укрытием для глубоководных морских животных.

Хозяйственное значение

Наибольшее практическое значение имеют анфельция, гелидиум, филлофора, фурцелярия, дающие студнеобразующие вещества -агар-агар, агароид, карраген. Некоторые красные водоросли, например порфира, употребляются в пищу.

Бангиевые (Bangiophyceae), класс красных водорослей. Включает 24 рода, объединяющих 90 видов как одноклеточных, так и многоклеточных — нитевидных или пластинчатых водорослей, одноядерные клетки которых, в отличие от других красных водорослей, имеют обычно по одному звезд чатому хроматофору с пиреноидом и не соединяются между собой порами.

Флоридеи (Florideophyceae), класс красных водорослей. Слоевища многоклеточные, от микроскопических до 0,5 м высотой, из одного ряда клеток или сложного тканевого строения, нитевидные, пластинчатые или кустистые, иногда расчленены на стебель и листообразные органы; у ряда флоридей слоевища твёрдые от отложения в них солей кальция (литотамний и др.).

Филлофора (Phyllophora), род красных водорослей. Слоевище пластинчатое, простое или разветвленное высотой до 50 см. Размножение карпоспорами, образующимися в результате полового процесса, тетраспорами и обрывками слоевищ; у некоторых видов спорофиты растут на гаметофитах в виде мелких выростов. Около 15 видов, в холодных и умеренных морях, в странах бывшего СССР — 5 видов. Используются для производства студнеобразующего вещества каррагинина.

Гелидиум (Gelidium), род красных водорослей; включает около 40 видов, обитающих в тёплых морях. Слоевище жёсткое, хрящеватое, часто перисто-разветвлённое, высотой 1-25 см. Спорофит и гаметофит сходны по строению. Спорофит даёт тетраспоры. Гаметофит в результате полового процесса образует карпоспоры. Гелидиум используют для получения агар-агара, особенно в Японии. В странах бывшего СССР встречается в Японском и Чёрном морях в незначительных количествах.

употребляют в пищу в Японии, Китае, Корее, на островах Океании и в США. Красная водоросль порфира (рис. 1а) считается деликатесом; в Японии и США ее выращивают на специальных плантациях.

Рис. 1. Красные водоросли: а) порфира; б) анфельция; в), г) разные виды хондрусов

Из красных водорослей получают агар-агар. Агар-агар — это смесь высокомолекулярных углеводов. При добавлении его к воде в соотношении 1:20 — 1:50 образуется плотное желе (студень), которое сохраняет свою консистенцию даже при относительно высоких температурах (40-50°). Это свойство агар-агара широко используют в микробиологии при приготовлении плотных питательных сред , необходимых для выращивания различных бактерий и грибов. Если на агаровую пластинку из воды или воздуха попадают единичные бактерии или споры грибов, то через некоторое время из них вырастают отчетливо видимые и удобные для анализа бактериальные или грибные колонии. Это позволяет изучать микроорганизмы: анализировать их свойства и проводить отбор. Без агаризованных питательных сред невозможны выделение и анализ болезнетворных микроорганизмов в клинической микробиологии, проведение санитарной оценки воды, воздуха и пищевых продуктов, а также получение штаммов микроорганизмов — продуцентов антибиотиков, ферментов, витаминов и других биологически активных веществ.

Агар-агар применяется в пищевой промышленности для приготовления мармелада, пастилы, мороженого, незасахаривающегося варенья, нечерствеющего хлеба, мясных и рыбных консервов в желе и для очистки вин.

В фармацевтической промышленности на его основе изготовляют капсулы и таблетки с антибиотиками, витаминами и другими лекарственными препаратами, когда необходимо их медленное рассасывание.

В нашей стране основным сырьем для производства агар-агара служит красная водоросль анфельция (рис. 1б).

Из красных водорослей получают особые полисахариды — каррагены, подавляющие размножение вируса СПИДа (синдрома приобретенного иммунодефицита). Сырьем для производства каррагенов служит красная водоросль хондрус («ирландский мох») — рис. 1в, г. Красные водоросли, так же как и другие водоросли, можно использовать на корм скоту и как удобрение.

Общая характеристика отдела Красные водоросли

Красные водоросли, или Багрянки (Rhodophyta ) - отдел водорослей, характерной особенностью которых является отсутствие жгутиковых стадий. Багрянки - это самая большая и своеобразные группа среди придонных морских водорослей. Отдел Красные водоросли насчитывает около 4 тыс. Видов.

Общие признаки. Своеобразие багрянок обусловлена, прежде всего, набором пигментов. Кроме зеленого пигмента, красные водоросли содержат еще красные, синие и желтые. Характерную окраску красных водорослей определяется, прежде всего, наличием особых красных и синих пигментов - фикобилины, которые есть только в них и цианобактерий. Различные сочетания фикобилины с желтыми и зелеными пигментами может обусловливать розовое, красное, оранжево-желтое, фиолетовое или почти черную окраску. Красные пигменты позволяют этим водорослям улавливать слабый свет на глубинах 200-250 м. Они, пожалуй, единственными водорослями, живущих на такой глубине. Отдел Красные водоросли объединяет преимущественно многоклеточные организмы, только некоторые виды этих водорослей являются одноклеточными или колониальными. Слоевище большинства багрянок выглядит красивых кустиков или пластинок. Клеточные покровы представлены несколькими слоями, в составе которых есть целлюлоза, пектиновые вещества и агар-агар. Тело многих красных водорослей очень нежное и хрупкое. Но есть часть багрянок, которые откладывают в своих клеточных стенках карбонат кальция. Запасают красные водоросли особое вещество - багрян- ный крахмал, который откладывается в цитоплазме. Красные водоросли размножаются вегетативно - частями таллома и дополнительными "побегами", которые могут отрастать от стелющихся нитей или подошвы, Неполовой - с помощью спор, и поло - с участием гамет. Интересно, что никакие их клетки, в том числе и половые, не имеют жгутиков.

Распространение и разнообразие. Наиболее распространены эти водоросли в теплых морских водах, хотя многие виды живет и в холодных районах земного шара. Меньше сотни видов найдены в пресных водоемах (например, водоросли рода Батрахоспермум), где любят холодные швидкотекучи воды. Есть среди красных водорослей и наземные жители, которых можно встретить в виде красноватых слизистых налетов на стенках оранжерей, во влажной почве, по краям луж в саду (например, одноклеточные водоросли из рода порфиридиум). Почти все красные водоросли обычно прикреплены к камням или других водорослей, поэтому они имеют ризоиды или подошву. С помощью фикобилины багрянки хорошо приспособлены к поглощению синих и фиолетовых лучей, которые проникают на большую глубину. В 1984 году коралинову красную водоросль

было найдено на глубине 268 м, что является рекордной отметкой для фотосинтезирующих организмов. Это почти на 100 м ниже глубины, куда обычно проникает солнечный свет. Клеточные оболочки большинства красных водорослей содержат агар, делает их гибкими и скользкими на ощупь. Многие багрянок откладывают в своих оболочках для укрепления минеральные соли, поэтому они твердые, как камень.

Самыми известными красными водорослями является порфира, батрахоспермум, немалион, литотамнион, Коралина, филлофора, анфельция, калитамнион, делесерия и др. Порфира выглядит пластинки розово-пурпурного цвета с гладкими или волнистыми краями, до нескольких десятков сантиметров в длину и до 10-20 см в ширину. Пластинка состоит из одного-двух слоев клеток и с помощью подошвы прикрепляется к подводным субстратов. Распространены эти водоросли как в северных, так и в южных морях, где живут в прикрепленном состоянии на камнях, скалах. Филлофора имеет кустистые талом, представленные стелющимися "побегами", от которых поднимаются вертикальные стебли. Верхняя часть каждого стебли уплощена, разрастается по краям и образует пластину с утолщением посередине.

Значение в природе. Багрянки играют заметную роль в жизни моря: являются пищей для животных, образуют кислород, участвуют в процессах самоочищения воды и тому подобное. Коралина водоросли играют важную роль в образовании коралловых рифов. Производительность таких рифов и их способность расти в относительно бедных питательными веществами тропических водах напрямую зависит от этих водорослей.

Значение для человека. Красные водоросли используют в пищу. Например, порфира является съедобной водорослью (народное название - красный морской салат) и введена в промышленную культуру, которую выращивают на специальных морских фермах. Красный морской салат считается деликатесом, вкус которого обусловливают органические соединения - аминокислоты. Используют красные водоросли и в медицине. Из них получают йод, с Коралины изготавливают препараты для устранения изжоги. А одну из водорослей северного моря - Хондрус - в сухом виде издавна употребляют как лекарство при болезнях дыхательных путей. Из других багрянок добывают агар-агар, который применяется во всех микробиологических лабораториях мира для выращивания микробов. Без него нельзя обойтись и в пищевой промышленности. Кондитеры используют агар для получения желе, мармелада, конфет, а пекари добавляют в тесто его небольшое количество, чтобы хлеб, батоны, бисквиты долго не черствели. С филлофоры в Украине получают вещество, которое называют "черноморским агаром". Вдоль северо-западного побережья Черного моря, между Одессой и Очаковом, находится зона, где на глубине 5-60 м филлофора образует сплошные заросли. Это самое большое в мире группировки этих растений.

Итак, наиболее характерными признаками багрянок является отсутствие джгутиковии стадий, красную окраску, обусловленное фикобилины и запасания Багрянки весо крахмала.

Значение водорослей в природе и жизни человека

Водоросли играют важную роль в синтезе органического вещества на Земле. В комплексе организмов, осуществляющих круговорот веществ в природе, водоросли вместе с автотрофным бактериями и высшими растениями составляют звено продуцентов, за счет которых существуют все остальные бесхлорофильные организмы планеты. Участвуя в процессах круговорота веществ в природе, водоросли являются активными агентами самоочищения водоемов, а также первичных грунтотвирних процессов и восстановления плодородия почв. В геологической летописи нашей планеты водоросли также оставили отпечаток в виде диатомитов и известняков. В природе водоросли являются источником пищи для многих водных обитателей, насыщают кислородом толщу воды и воздуха атмосферы. Вместе с бактериями много одоростей осуществляют очистку водоемов. Из остатков водорослей после их отмирания образуются горные породы. Вместе с тем водоросли могут иметь и отрицательное значение. Так, при массовом размножении микроскопических водорослей в водоемах возникает «цветение воды" зеленого, красного, желтого, коричневого окраса.

Из водорослей человек добывает вещества, которые используются для производства продуктов питания. Некоторые морские водоросли съедобные, и многим людям по вкусу. В пищу употребляются бури и красные водоросли. Чаще всего их просто выбирают из воды, но некоторые выращивают специально. Бури и зеленые водоросли являются кормом для животных. Кроме того, из водорослей получают удобрения, их применяют в медицине для заживления ран, лечении простуды. Современные препараты из водорослей применяют для лечения людей, которые подверглись радиоактивному облучению. Некоторые водоросли используют для определения степени загрязнения сточными водами и нефтепродуктами. Многие водорослей являются удобными объектами для научных исследований.

Итак, огромное значение водорослей в природе и для человека обусловлено, в основном, тем, что они производят огромную массу органично го вещества и производят кислород.

Выход на сушу стал причиной развития высших растений.