Розділ «Тема 31. РІЗНОМАНІТНІСТЬ РОСЛИН. ВОДОРОСТІ»

Особливості будови водоростей

Водорості (Algae) – нижчі спорові одноклітинні, колоніальні й багатоклітинні рослини, що містять у клітинах різні фотосинтезуючі пігменти і живуть переважно у воді. Це найдавніші і найпростіші представники рослинного світу. Серед водоростей на сьогодні описано понад 60 тис. видів, разом з тим очікуване різноманіття, за оцінками різних учених знаходиться в межах 500 тис. – 10 млн. видів. Наука про водорості називається альгологія.

Будова тіла. Водорості можуть мати зовсім просту будову і зовсім незначні розміри, як діатомові, або навпаки, величезні розміри та тканинну будову, як бурі. Водорості є нижчими рослинами, оскільки їхнє тіло не містить тканин і не розчленоване на органи. Ці організми живуть у водному середовищі з розчиненими поживними речовинами, які поглинають усією поверхнею тіла. Тому у водоростей немає стебла, листків і кореня, відсутня провідна система тканин, яка здійснює в наземних рослин транспортну функцію. Таке тіло являє собою слань (або талом) і у водоростей воно має різноманітну будову, форму, розміри, забарвлення тощо. За будовою тіла водорості поділяються на одноклітинні (хламідомонада, хлорела), колоніальні (вольвокс, пандорина, педіаструм) або багатоклітинні(ламінарія, спірогіра) організми.

Особливості будови клітин. Клітини водоростей є еукаріотичними і побудовані з таких частин, як поверхневий апарат, цитоплазма і ядро. До поверхневого апарату входить клітинна оболонка, утворена клітинною стінкою з целюлози, і ма́триксу з пектинових речовин. Часто вона ослизнюється або мінералізується різними солями. Клітинні оболонки багатьох водоростей мають пори, через які здійснюється зв'язок із середовищем, та вирости, які підтримують їхнє тіло в товщі води. У цитоплазмі є один або декілька хлоропластів дуже різноманітної форми (зірчаста, веретеноподібна, стрічкоподібна, чашоподібна тощо), які у водоростей ще називають хроматофорами. Слово "хроматофор" у перекладі з грецької звучить як "той, що зумовлює колір". Вони містять пігменти і забезпечують фотосинтез. У хроматофорах певних видів водоростей розташовуються піреноїди – білкові тільця, у яких утворюються і навколо яких відкладаються крохмальні зерна. Запасними речовинами є здебільшого вуглеводи (крохмал, ламінарин, волютин, лейкозин) й жири (олії), що накопичуються та відкладаються у вигляді включень у цитоплазмі або пластидах. Є одна велика або декілька малих вакуолей з клітинним соком. У прісноводних видів виконують скоротливу функцію і забезпечують видалення надлишку

Будова клітини хламідомонади: 1 – цитоплазма; 2 – клітинна стінка з целюлози; 3 – цитоплазматична мембрана; 4 – хроматофор; 5 – піреноїд; 6 – зерна крохмалю; 7 – ядро; 8 – червоне вічко (стигмо); 9 – скоротливі вакуолі; 10 – джгутики.

води. У багатьох водоростей в хлоропласті (зелені, золотисті, бурі) або за його межами (евгленові) розташоване червоне або оранжеве вічко (стигма), яке вловлює і перетворює світло, що є необхідним для орієнтації тіла водорості в просторі. Загальною ознакою водоростей є наявність у хлоропластах фотосинтезуючих пігментів, які обумовлюють зелений, червоний, бурий, жовто-зелений кольори, маскуючи при цьому основний зелений. Пігменти – це органічні речовини, які вибірково поглинають певні промені світла. Найважливіше значення для фотосинтезу мають зелені пігменти – хлорофіли. У водоростей є хлорофіли a, b, с, d, е, які визначають зелений колір, каротиноїди (каротини і ксантофіли) – жовтий, оранжевий, фікобіліни (фікоціан, фікоеритрин) – синій, червоний. Забарвлення водоростей є пристосуванням до життя на різній глибині у воді.

Водорості поєднують у два підцарства в межах царства Рослини.

Відділи: Пірофітові, Золотисті, Діатомові, Бурі, Евгленові, Зелені, Харові та ін.

Отже, найзагальнішими для всіх водоростей ознаками будови є таломна будова тіла, наявність фотосинтезуючих пігментів, серед яких обов'язковими і хлорофіли, та ряду специфічних органел клітини: хроматофорів, піреноїдів, вічок та ін.

Особливості процесів життєдіяльності водоростей

Процеси життєдіяльності водоростей також будуть мати певні особливості, що відрізнятимуть їх від вищих рослин.

Живлення. Більшість водоростей живляться фотоавтотрофно. Вони містять у клітинах пігменти, які здійснюють фотосинтез з виділенням молекулярного кисню. Багато водоростей здатні в певних умовах переходити на гетеротрофне живлення або поєднувати його з фотосинтезом (міксотрофний тип живлення). До таких відносяться види хлорели, хламідомонади, навікули тощо. Ще однією особливістю живлення водоростей є їхня здатність засвоювати Нітроген, Сульфур, Фосфор, Калій та інші хімічні елементи у вигляді йонів мінеральних солей. Ці елементи поглинаються всією поверхнею тіла водоростей із води і використовуються для синтезу амінокислот, білків, нуклеїнових кислот, ферментів, тому їх наявність у воді досить суттєво впливає на кількісний склад багатьох видів водоростей.

Дихання. За типом дихання водорості є аеробами, тому що використовують для розщеплення органічних речовин кисень, розчинений у воді.

Транспортування речовин в одноклітинних водоростей відбувається за допомогою руху цитоплазми, а в колоніальних і багатоклітинних міжклітинне транспортування здійснюється за допомогою плазмодесм.

Розмноження. Для водоростей характерні всі типи розмноження: вегетативне, нестатеве і статеве. Вегетативне розмноження відбувається в колоніальних розпадом колоній, у багатоклітинних – частинами слані або утворенням спеціалізованих органів (наприклад, бульбочок у харових водоростей). Нестатеве розмноження здійснюється за допомогою рухливих зооспор або нерухливих апланоспор, які утворюються всередині клітин або в особливих органах-спорангіях. Статеве розмноження проходить за участю гаплоїдних гамет, які утворюються в одноклітинних органах-гаметангіях: яйцеклітини – в оогоніях, сперматозоони – в антеридіях. У водоростей є досить різноманітні способи статевого розмноження: ізогамія – за допомогою гамет, однакових за формою та розмірами; анізогамія – за допомогою гамет, різниих за формою та розмірами; оогамія – за допомогою великої нерухливої жіночої і рухливої малої чоловічої гамет. Окрім того, у зелених водоростей кон'югат наявний статевий процес, який відсутній у вищих рослин. Це кон'югація, яка полягає у злитті вмісту двох вегетативних клітин, які на цей час функціонують як гамети. Після злиття гамет утворюється зигота, з якої розвивається нова особина або утворюються зооспори, які проростають у нові особини. У більшості видів водоростей спостерігається чергування нестатевого і статевого розмноження, але є і окремі види, які мають лише статеве або лише нестатеве. Наприклад, одноклітинна зелена водорість хлорела розмножується лише нестатевим шляхом, а морська зелена водорість ацетабулярія – лише статевим.

Рух. Водорості можуть вести прикріплений, пасивний або активний спосіб життя. Прикріпленість до субстрату може здійснюватися за допомогою особливих виростів нижньої частини тіла – ризоїдів (наприклад, у бурих водоростей) або клейкого слизу (діатомові водорості). Більшість водоростей живуть пасивно в товщі води. Для того, щоб утримуватися при поверхні і не опускатися в темні глибини, у цих водоростей є різні пристосування: одні накопичують краплинки олії, які збільшують їхню плавучість, клітинні стінки інших утворюють різноманітні вирости, які відіграють роль парашутів тощо. Майже всі водорості, за винятком червоних, можуть утворювати рухливі клітини, які активно переміщуються у воді. Вільний активний рух характерний для гамет, зооспор, водоростей, які мають органели руху – джгутики.

Подразливість. Основною формою подразливості у водоростей є тропізми. Але в одноклітинних водоростей, які мають органели руху, спостерігаються і таксиси, що є характерною ознакою тваринних організмів. Таксиси – це рухові реакції, які обумовлюють переміщення всієї клітини чи всього організму у відповідь на вплив того чи іншого чинника. Залежно від напрямку руху та дії зовнішнього стимулу таксиси у водоростей поділяють на позитивні й негативні, фото-, хемотаксиси тощо. Прикладом позитивного фототаксису є рух евглени в бік освітлення, під час аеротаксису рухливі одноклітинні водорості направляються в бік кисню. Отже, найхарактерніші особливості життєдіяльності водоростей пов'язані із живленням, розмноженням, рухом та подразливістю.

Особливості поширення водоростей

Життя водоростей здебільшого пов'язане з водним середовищем, у якому вони існують лише в тих шарах, куди надходить світло. Тому у прісних водоймах і морях масове поширення водоростей спостерігається на глибині до 30 м. Лише деякі види червоних і бурих водоростей можуть жити на глибині 100-200 м, маючи для цього певні пристосування. Наприклад, у червоних водоростей є пігменти-фікобіліни для поглинання синіх та фіолетових променів, які можуть проникати на велику глибину.