По современной системе растительный мир разделен на два подцарства: низшие и высшие растения. К низшим растениям, которые возникли около 2 млрд лет назад, относятся наиболее просто устроенные представители растительного мира.

Содержание урока:

1. Водоросли - низшие растения. Общая характеристика.

2. Одноклеточные водоросли. Особенности строения и жизнедеятельности.

3. Многоклеточные водоросли.  Многообразие многоклеточных водорослей.

4. Значение водорослей в природе и жизни человека.

По современной системе растительный мир разделен на два подцарства: низшие и высшие растения.

К низшим растениям, которые возникли около 2 млрд лет назад, относятся наиболее просто устроенные представители растительного мира.

Характерной особенностью этой группы организмов является то, что:

• их тело не расчленено на вегетативные органы (корень, стебель, лист) и представлено талломом, или слоевищем,
• у них отсутствуют ткани,
• органы полового и бесполого размножения, как правило, одноклеточные.

Низшие растения — водоросли и лишайники — широко распространены в природе и играют исключительно важную роль в общем круговороте веществ.

Водоросли, как и говорит само их название,— это растения, обитающие в воде.

Однако это не совсем так. Водоросли способны жить и размножаться в таких условиях, которые на первый взгляд кажутся совершенно не пригодными для обитания. Некоторые водоросли вышли на сушу,  eсть виды водорослей, обитающие в качестве симбионтов внутри организма некоторых животных и растений.

Не стоит забывать, что существуют и высшие растения, например, кувшинка или лотос, живущие в воде, однако к водорослям они не относятся.

Подводя итог, можно сказать, что термин "водоросль" сам по себе удобен, но его применение в систематике вносит ненужные осложнения.

Места обитания. Пресные, соленые водоемы, кора деревьев, влажные участки почвы.

Основная масса их обитает в морях, океанах, реках, ручьях, болотах – везде, где есть вода. Однако многие виды встречаются и на поверхности почвы, на скалах, в снегу, горячих источниках, соленых водоемов, где концентрация соли достигает 300 граммов на литр воды, и даже… в волосах ленивцев, обитающих во влажных лесах Южной Америки, и внутри волос белых медведей, живущих в зоопарках. У белых медведей волосы внутри полые, и там поселяются хлореллы вульгарис. При массовом развитии водоросли «окрашивают» животных в зеленый цвет. Однако жизнь всех этих растений связана с водой, они могут легко переносить пересыхание, промерзание, но стоит появиться достаточному количеству влаги, как поверхность предметов покрывается зеленым налетом.

Есть виды водорослей, обитающие в качестве симбионтов внутри организма некоторых животных и растений. Всем известный лишайник — пример симбиоза гриба и водоросли.

Наземные, или, как их еще называют, воздушные водоросли, можно встретить на стволах деревьев, скалах, крышах домов, заборах. Эти водоросли обитают везде, где есть хоть малейшее постоянное увлажнение дождем, туманом, брызгами водопадов, росой. В засушливые периоды водоросли высыхают настолько, что легко крошатся. Произрастая на открытых участках, они днем сильно прогреваются на солнце, ночью охлаждаются, а зимой промерзают.

На ледниках, снежниках, льдах нередко поселяются холодолюбивые водоросли. В этих условиях они размножаются иногда настолько интенсивно, что окрашивают поверхность льда и снега в самые разнообразные цвета — красный, малиновый, зеленый, синий, голубой, фиолетовый, бурый и даже… черный — в зависимости от преобладания тех или иных холодолюбивых водорослей.

Водоросли развиваются и в озерах, где соленость настолько велика, что соль выпадает из насыщенного раствора. Очень высокую соленость переносят лишь немногие водоросли.

Значительная часть водорослей обитает в почве. Наибольшее их число встречается на поверхности почвы и в самом верхнем ее слое, куда проникает солнечный свет. Здесь они живут за счет фотосинтеза. С глубиной их численность и видовое разнообразие резко снижаются. Наибольшая глубина, на которой были обнаружены жизнеспособные водоросли, 2 метра. Ученые считают, что туда их заносит вода или почвенные животные. В таких неблагоприятных условиях водоросли способны переходить на питание растворенными органическими веществами.

Количество видов. Известно более 40 тысяч видов водорослей, которые объединяются в два подцарства — Багрянки и Настоящие водоросли.

Подцарство Багрянки

ОТДЕЛЫ:

• Красные водоросли

Подцарство Настоящие водоросли

Подразделяются на несколько обособленных отделов, которые отличаются друг от друга по ряду таких важнейших признаков, как:

• структура таллома,
• набор фотосинтезирующих пигментов и запасных питательных веществ,
• особенности размножения и циклы развития,
• местообитание

ОТДЕЛЫ:

• Зеленые водоросли
• Харовые водоросли
• Золотистые водоросли
• Диатомовые водоросли
• Бурые водоросли

2. Одноклеточные водоросли. Особенности строения и жизнедеятельности.

Зеленые водоросли — водоросли зеленого цвета. Одноклеточные водоросли(хламидомонада, хлорелла) – одна клетка, покрытая оболочкой, внутри ядро, несущее наследственную информацию, цитоплазма (вязкая полужидкая масса, связывающая все органоиды клетки) и хроматофор с хлорофиллом.

Во время «цветения» мелких луж или водоемов наиболее часто в воде встречается одноклеточная зеленая водоросль хламидомонада. В переводе с греческого «хламидомонада» означает «простейший организм, покрытый одеждой» — оболочкой. Хламидомонада различима только под микроскопом. Она движется в воде при помощи двух жгутиков, находящихся на переднем, более узком конце клетки. Дышит кислородом, растворенным в воде. Может поглощать из окружающей среды готовые органические вещества, растворенные в воде. Поэтому хламидомонаду вместе с другими одноклеточными зелеными водорослями используют в очистных сооружениях. Здесь воду очищают от вредных примесей.

Хлорелла — тоже одноклеточная зеленая водоросль, широко распространенная в пресных водоемах и почвах. Клетки ее мелкие, шаровидные, содержат зеленый хроматофор. Хлорелла очень быстро размножается и активно поглощает из окружающей среды органические вещества. Хлорелла – еще более мелкая водоросль, чем хламидомонада, без сократительных вакуолей и без глазка.

Строение клетки. Клетки большинства водорослей существенно не отличаются от типичных клеток высших растений, однако у них есть свои особенности.

Клетки водоросли имеют клеточную оболочку, состоящую из целлюлозы и пектиновых веществ. У многих из них в состав клеточной стенки входят добавочные компоненты: известь, железо, альгиновая кислота и др.

Цитоплазма у большинства водорослей расположена тонким слоем вдоль клеточной стенки и окружает большую центральную вакуоль. В цитоплазме хорошо различимы эндоплазматический ретикулум, митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы, одно или несколько ядер.

В клетках водорослей из органелл особенно заметны хроматофоры (хлоропласты), которые в отличие от хлоропластов высших растений более разнообразны по форме, размерам, числу, строению, местоположению и набору пигментов. Они могут быть чашевидными, лентовидными, пластинчатыми, звездчатыми, дисковидными и др.

В хроматофорах сосредоточены фотосинтезирующие пигменты: хлорофиллы а, b, с, d, каротиноиды (каротины и ксантофиллы), фикобилины (фикоцианин, фикоэритрин). Кроме того, в матриксе хроматофора находятся рибосомы, ДНК, липидные гранулы и особые включения — пиреноиды. Пиреноиды присущи почти всем водорослям и небольшой группе мхов. Они являются не только местом скопления запасных питательных веществ, но и зоной их синтеза.

Веществами запаса у водорослей служат крахмал, масло, гликоген, волютин, водорастворимый полисахарид ламинарии и др.


РАЗМНОЖЕНИЕ: Водоросли размножаются половым и бесполым путем.

Бесполое размножение осуществляется специ­альными клетками — спорами и зооспорами, которые образуются в особых органах или внутри вегетативных клеток. Споры непод­вижны, а зооспоры могут передвигаться с помощью жгутиков. Те и другие покрыты оболочкой и образуются в большом количестве. Зооспоры чаще всего не отличаются от вегетативных клеток, из ко­торых построено тело организма; после непродолжительного движе­ния они теряют жгутики и прорастают в новую водоросль, как и обычные споры.

Как правило, бесполым способом водоросли размножаются, в благоприятных условиях. При ухудшении условий существова­ния (высокая или низкая температура, накопление продуктов обме­на в среде обитания при высокой плотности заселения, загрязнение водоемов) они приступают к половому размножению.

Колониальные водоросли. Вольвокс. Переход к многоклеточности

В прудах и озерах можно найти плавающие в воде зеленые округлые организмы диаметром до 1 мм. Это вольвокс.

Под микроскопом видно, что каждый такой шарик состоит из множества (около 1000) клеток. Основная масса шарика - это полужидкое студенистое вещество. Клетки погружены в него у самой поверхности, так что жгутики торчат наружу. Благодаря движению жгутиков вольвокс перекатывается в воде ("вольвокс" означает "катящийся").
 

Каждая клетка вольвокса выглядит как самостоятельное простейшее, но все вместе они образуют колонию, так как соединены друг с другом цитоплазматическими мостиками. Этим объясняется согласованная работа жгутиков всей колонии.

При размножении вольвокса некоторые клетки погружаются вглубь колонии. Там они делятся, образуя несколько новых молодых колоний, которые выходят из старого вольвокса наружу.

3. Многоклеточные водоросли.  Многообразие многоклеточных водорослей.

Тело - слоевище, или таллом, покрыто клеточной стенкой, из целлюлозы и пектиновых веществ, и слизью. Цитоплазма, вакуоли, заполненные клеточным соком, в клетке находиться одно или несколько ядер, и пластиды, или хроматофоры, содержащие пигменты.

Отдел Зеленые водоросли.

Талломы чисто-зеленого цвета. В хроматофорах клеток содержатся пигменты хлорофилл, каротин и ксантофилл, причем зеленый пигмент количественно преобладает над желтыми. Отдел насчитывает около 6 тысяч видов.

1. Улотрикс. 2. Нить улотрикса под микроскопом.

3. Кодиум. 4. Ульва (морской салат).

5. Спирогира под микроскопом.

Отдел Бурые водоросли

Включает в себя 1500 видов (3 класса), большинство из которых – морские организмы. Отдельные экземпляры бурых водорослей могут достигать в длину 100 м.

 Они образуют настоящие заросли, например, в Саргассовом море.

У некоторых бурых водорослей, например, ламинариевых, наблюдается дифференциация тканей и появление проводящих элементов.

Многоклеточные слоевища своей характерной бурой окраской (от оливково-зелёной до тёмно-бурой) обязаны пигменту фукоксантину, который поглощает большое количество синих лучей, проникающих на большую глубину.

Таллом выделяет много слизи, заполняющей внутренние полости; это препятствует потере воды.

Ризоиды либо базальный диск настолько плотно прикрепляют водоросль к грунту, что оторвать её от субстрата чрезвычайно сложно.

У многих представителей бурых водорослей имеются специальные воздушные пузыри, позволяющие плавающим формам удерживать слоевище на поверхности, а прикреплённым (например, фукусу) – занимать вертикальное положение в толще воды.

В отличие от зелёных водорослей, многие из которых растут по всей длине, у бурых водорослей есть верхушечная точка роста.

Представитель - ламинария.

Ламинария (морская капуста) — съедобная водоросль, относящаяся к классу бурых морских водорослей.

С незапамятных времён она используется в питании тех людей, кто живет рядом с морем. Также её использовали и как удобрение, поскольку ламинария содержит очень большой набор макро- и микроэлементов. Ламинария особенно богата йодом, который содержит в органической форме, что влияет на её усвоение организмом человека. Поэтому ламинария способна регулировать работу щитовидной железы.{/spoiler}

Ламинария сахаристая

Бурые водоросли. Саргассум (Sargassum).

Отдел Красные водоросли или Багрянки

Красные водоросли, или багрянки (Rhodophyta) обладают характерной красной окраской, обусловленной наличием пигмента фикоэритрина. У некоторых форм окраска тёмно-красная (почти чёрная), у других розоватая.

Морские (реже пресноводные) нитевидные, листовидные, кустистые или корковые водоросли с очень сложным половым процессом. Багрянки обитают преимущественно в морях, иногда на большой глубине, что связано со способностью фикоэритрина использовать для фотосинтеза зелёные и синие лучи, глубже других проникающие в толщу воды (максимальная глубина 285 м, на которой обнаружены красные водоросли, – рекорд для фотосинтезирующих растений).

Некоторые красные водоросли обитают в пресной воде и почве.

Около 4000 видов делятся на два класса. Из некоторых багрянок добывают агар-агар и другие химические вещества, порфира используется в пищу.

Красные водоросли. Порфира (Porphyra).

Красные водоросли. Родимения (Rhodymenia).

4. Значение водорослей в природе и жизни человека.
 

Повсеместное распространение водорослей определяет их огромное значение в биосфере и хозяйственной деятельности человека. Благодаря способности к фотосинтезу они являются основными продуцентами громадного количества органических веществ в водоемах, которые широко используются животными и человеком.

Поглощая из воды углекислый газ, водоросли насыщают ее кислородом, необходимым для всех живых организмов водоемов. Велика их роль в биологическом круговороте веществ, в циклическом характере которого природой решена проблема длительного существования и развития жизни на Земле.

В историческом и геологическом прошлом водоросли принимали участие в образовании горных и меловых пород, известняков, рифов, особых разновидностей угля, ряда горючих сланцев, явились родоначальниками растений, заселивших сушу.

Водоросли чрезвычайно широко используются в различных отраслях хозяйственной деятельности человека, в том числе пищевой, фармацевтической и парфюмерной промышленности. В восточной юго-восточной Азии давно уже используют морские водоросли для приготовления супов. Их выращивают в лиманах на воткнутых в ил бамбуковых палках или на деревянных рамах, опущенных в воду узких заливов.

Морская и водяная культуры начали давать во многих странах обнадеживающие результаты. Японская кухня использует водоросли при выпечке хлеба, добавляет их в пирожные, пудинги и мороженое. Даже консервирование грибов производится с помощью водорослей. В кадки укладывают один ряд грибов, затем один ряд морских водорослей и т.д. Во многих городах мира открыты специализированные кафе, где можно попробовать самые различные блюда из водорослей. Кроме того в морских водорослях установлено наличие витаминов А, В1, В2, В12, С и D, йода, брома, мышьяка и других веществ.

Водоросли проникли в сельское хозяйство и в животноводство. Помидоры, перец и арбузы быстрее созревают и дают больший урожай, если их опрыскать мукой из водорослей. Коровы и куры становятся более продуктивными, если вводить им в пищу концентраты из водорослей.

Одноклеточная зеленая хлорелла вырабатывает большое количество кислорода, аккумулирует органические вещества, используя меньший объем суспензии, имеет более короткий период вегетации, очень быстро размножается, а вся биомасса водоросли может быть использована в качестве пищи. Ее питательные качества – самые высокие в растительном мире. Содержание белка составляет 50% от сухой массы, содержатся также все 8 аминокислот, необходимых для жизнедеятельности человека, и все витамины. Эти способности хлореллы позволяют использовать эти микроводоросли для регенерации воздуха в замкнутых биологических системах жизнеобеспечения человека при длительных космических полетах и подводном плавании.

У нас в стране и за рубежом культивируются микроводоросли на коммунально-бытовых и промышленных сточных водах с целью биологической очистки и дальнейшего использования их биомассы для получения метана или применения в промышленности и сельскохозяйственном производстве.

ЗНАЧЕНИЕ:

В природе:

• обогащают кислородом атмосферу и гидросферу;
• основной ис­точник органи­ческого веще­ства в водоемах;
• участвуют в самоочище­нии естест­венных и сточных вод;
• индикаторы за­грязнения и засоления;
• участвуют в круговороте кальция и кремния в поч­вообразовании;

В жизни человека:

Важнейшие компоненты экосистем: пищевые, дие­тические про­дукты, источники сы­рья для полу­чения ве­ществ, необхо­димых в отрас­лях промыш­ленности (фармакологической, бумажной, текстильной), применяются в качестве удобрений.