Отдел зеленые водоросли представляет самую многовидовую группу организмов, входящих в подцарство настоящие водоросли. В него входят несколько классов: равножгутиковые, сцеплянки и харовые. Они разнообразны по внешнему виду и могут существовать как в виде одноклеточного организма, так и в виде многоклеточного. Некоторые представители образуют колонии. Водоросли осмотически чувствительны, большинство из них обитает в пресных водоемах.
Особенности строения и жизненный цикл
Для всех растений характерно наличие целлюлозной клеточной стенки, и водоросли не являются исключением. Как и для большинства представителей царства, водоросли содержат зеленый пигмент – хлорофилл (обоих типов А и Б), который необходим для осуществления фотосинтеза. Есть и другие пигменты, но их содержание в клетке значительно меньше. Зеленые водоросли фотоавтотрофы.
Зеленым водорослям присущи характеристики всех других отделов водорослей. Многоклеточные водоросли очень просты по своему строению, для них характерно слоевище, или таллом, – совокупность недифференцированных клеток. Эти клетки едины по своей функции, все они могут фотосинтезировать, обмениваться со средой жидкостью и электролитами, продуктами жизнедеятельности, газами и т.д., но у них нет специфических функций, каковые появляются уже у моховидных и далее – более сложных растений.
В зависимости от вида и формы существования (одноклеточный или многоклеточный организм, колониальный) у водорослей преобладают различные циклы развития, причем иногда с чередованием гаметофита и спорофита. Также у водорослей наблюдается наличие конъюгации, в ходе которой не происходит увеличение числа особей, но осуществляется обмен генетической информации. Его польза заключается в передаче свойств, необходимых для адаптации к новым (часто неблагоприятным) условиям, новым особям.
Важно! У водорослей появляется возможность мейоза и образования диплоидного набора для формирования комбинативной изменчивости и адаптации.
Отдел зеленые водоросли
| Одноклеточные | Колониальные | Нитевидные | Пластинчатые | |
|---|---|---|---|---|
| Рост | Рост растяжением при клеточном тургоре | Многократное митотическое деление одной колониальной клетки | Продольное деление в виде последовательных звеньев | Беспорядочное деление, асимметрия листовой пластины |
| Размножение | Чередование полового (изогамия) и бесполого - зооспор | Половая гетерогамия, бесполая миграция дочерних клеток внутрь колоний и их деление митозом | Деление талломом или зооспорами и половая изогамия, либо конъюгация | Деление талломом или зооспорами и половая изогамия |
| Обитание | Планктонный организм, поверхностный тип | Планктонный организм | Придонный или поверхностный тип | Придонный |
| Представители | Хлорелла, хламидомонада, плеврококк | Вольвокс | Спирогира, улотрикс | Ульва |
Представители зеленых водорослей
Хламидомонада
Данный род включает около 320 видов одноклеточных организмов, обитающих в пресных водоемах (прудах, лужах, каналах). Клетка имеет грушевидную форму тела.
В отличие от большинства растений, хламидомонады способны к активному передвижению, благодаря наличию специальных органелл – жгутиков. Чаще всего их несколько, что позволяет им более интенсивно перемещаться в толще воды. Якорную функцию по отношению к жгутикам выполняют базальные тельца, которые наполняются жидкостью в зависимости от потребности в движении особи. Активность хламидомонады также регулируется количеством света, так как она обладает фототаксисом, то есть способностью перемещаться в точки, где освещенность оптимальна для световой фазы фотосинтеза. Основной органеллой, обеспечивающей фототаксис является стигма – красный светочувствительный глазок.
Фотосинтетическая органелла зеленых водорослей – хроматофор чашевидной формы. Он содержит зеленый пигмент – хлорофилл. Также для хламидомонад характерно наличие в хроматофоре специфической белковой структуры – пиреноида. Он выполняет фиксацию углекислого газа для синтеза полисахаридов в темновую фазу и запасание синтезированного крахмала и других углеводов.
Для водорослей характерна осмотическая чувствительность. Роль регуляторов водно-солевого обмена клетки выполняют базальные тельца и сократительные вакуоли, которые фиксируют оптимальную концентрацию электролитов, белков и прочих веществ клетки с помощью способности к гидратации или дегидратации – выбросу и всасыванию воды. Жизнь в водной среде требует постоянного удаления излишков жидкости, за что и отвечает вакуо клетки.
Важно! Взрослая особь гаплоидна, для нее характерно два типа размножения – бесполое и половое.
Бесполое размножение проходит посредством зооспор обычно при пересыхании водоемов. Жгутики редуцируются, стенки покрываются слизью, а протопласт делится надвое. При этом происходит митоз ядра и деление хроматофора. У дочерних особей образуются новые органеллы, а основой для появления жгутиков служат базальные тельца. Затем материнская клетка распадается, давая начало новому потомству.
Половое размножение рассматривается как взаимодействие клеток-гамет, в которые превращаются взрослые особи при сбрасывании оболочки (клеточной стенки). Далее происходит слияние морфологически одинаковых гамет (изогамия) с образованием диплоидной зиготы с четырьмя жгутиками. Далее происходит отбрасывание жгутиков, накопление зиготой питательных веществ и образование прочной клеточной стенки. Ядро мейотически делится, давая начало четырем.
Хлорелла
Особи обитают в пресных, соленых водоемах и влажных почвах. Одноклеточные особи имеют чашевидный хроматофор и округлую форму. Они неподвижны, так как не имеют жгутиков и прочих приспособлений для передвижения.
Размножаются хлореллы только бесполым путем: дочерние клетки появляются в ходе митоза гаплоидного материнского ядра на 4-8 частей. Образовавшиеся автоспоры покрываются в материнской клетке защитной клеточной стенкой. Затем потомство выходит из взрослой клетки. Данный процесс идет очень интенсивно – одна взрослая особь в сутки дает потомство примерно из 10 клеток. Также хлорелла способна к быстрому накоплению биомассы, так как использует большое количество (10-12%) световой энергии (а наземные растения около 1-2%). Это свойство позволяет применять данную водоросль в качестве корма.
Плеврококк
Это необычное название может ввести в диссонанс, так как обычно кокки используются по отношению к бактериям шаровидной формы.
Важно! Плеврококк – это зеленая водоросль, а не бактерия.
Она также шаровидной формы и имеет пластинчатый хроматофор без пиреноида. Вакуо-аппарат не просматривается.
Данная водоросль очень вынослива и способна выживать даже при сильных пересыханиях биотопа, что открывает для нее широкий ареал обитания – она живет даже на деревьях (также водоемах, почвах, на скалах). Живут плеврококки либо одиночно, либо группируются.
Вольвокс
Существует в виде колонии в форме шара (2-3 мм). Шар состоит из 500-600 тыс. клеток, расположенных в один слой, причем каждая имеет по два жгутика, что делает ее похожей на хламидомонаду. Особи образуют межклеточные контакты в виде цитоплазматических тяжей, формируя таким образом суперорганизм. Клетки совместно передвигаются и питаются, внутри шар слизевый.
Существуют также определенные клетки, выполняющие репродуктивную функцию. Они крупнее, не имеют жгутиков. Половой процесс осуществляет путем преобразования одних клеток в подобие яйцеклеток, а других – в сперматозоиды. Половые клетки сливаются, образуя диплоидную зиготу (отдельная клетка гаплоидна) – ооспору. Весной она прорастает путем мейотического, а затем последовательных митотических делений. Полученные клетки формируют пластинку, которая постепенно выгибается в шарообразную колонию.
Бесполое размножение происходит благодаря образованию потомства из материнской клетки впоследствии многократных продольных делений протопласта. Полученные клетки оказываются внутри шара колонии и находятся там до ее разрушения.
Важно! Половые процессы данной колониальной особи позволили выдвинуть теорию образования многоклеточных организмов на пути эволюции.
Улотрикс
Нитчатая водоросль, для которой характерно прикрепление к субстрату с помощью специализированной удлиненной клетки – ризоида. Этот род обитает в пресных водоемах и образует тину.
Улотрикс представляет последовательно расположенный тяж клеток, содержащий подкововидный хроматофор с пиреноидом. Наиболее часто улотрикс размножается бесполым путем, образуя внутри любой из материнских клеток дочерние путем митоза. После выхода из материнской дочерние клетки приобретают 4 жгутика, становятся подвижными. Такие клетки называются зооспорами. Они оседают на дне водоема, прикрепляются к субстрату и прорастают путем митотического деления. Таким образом, в ряде поколений сохраняется гаплоидный набор хромосом.
Существует и половой способ, который заключается в изогамическом образовании гаплоидных гамет и слиянием их в диплоидную зиготу в водной среде после выхода из взрослой клетки. Зигота делится мейозом, образуются новые клетки с одинарным набором хромосом и развиваются во взрослую особь.
Ульва
Пластинчатая многоклеточная водоросль, обитающая в соленых водоемах и способная к прикреплению к субстрату. Во многом она схожа с улотриксом, но ее таллом образуется разнонаправленными делениями клеток, в результате чего формируется асимметричная пластина. Ульва напоминает салатный лист, ее тривиальное название – «морской салат». Многие виды являются съедобными.
Бесполое размножение чередуется с половым, жизненный цикл имеет те же стадии, что и у улотрикса.
Спирогира
Обитает в пресных водоемах, не прикрепляется к субстрату, а свободно плавает на поверхности или в тоще, образуя тину.
Спирогиры многоклеточны и относятся к нитчатым водорослям, но многие особенности строения и жизнедеятельности отличают ее от вышеописанного улотрикса:
- отсутствие ризоидов, свободное плавание;
- спирально закрученный хроматофор;
- вегетация частями таллома, либо отдельными клетками;
- половой процесс – конъюгация.
Одной из морфологических особенностей спирогиры является как бы подвешенное состояние ядра. Он закрепляется в центре клетки с помощью цитоплазматических тяжей.
Половой процесс происходит при слиянии двух ближайших нитей водоросли: параллельные клетки сближаются, внешние оболочки диссоциируют в месте образования цитоплазматического мостика. Мостик – копуляционный канал – обеспечивает слияние содержимого клеток, в результате чего образуется диплоидная зигота. Чаще всего этот процесс осуществляется при наступлении неблагоприятных условий среды, поэтому после слияния зигота переходит в состояние покоя. После изменения условий зигота выходит из покоя и мейотически делится. Три из полученных клеток отмирают, а одна остается и митотически прорастает в новую особь.
Значение зеленых водорослей
Важно! Отдел зеленые водоросли эволюционно играет большую в роль в формировании биосферы. С их помощью происходило формирование озонового слоя и атмосферы, пригодной для жизни аэробов.
На данный момент выделяют множество других аспектов жизнедеятельности зеленых водорослей, влияющих на окружающий мир (как отрицательных, так и положительных):
- пища для животных (корма из хлореллы) и людей (ульва, хлорелла);
- составляются пищевых добавок (хлорелла) и многих других видов лекарственных препаратов;
- фотосинтез – выделение кислорода и поглощение углекислого газа (применение хлореллы в космических полетах, как одного из самых эффективных источником кислорода);
- индикаторы уровня загрязнения экосистем;
- использование в косметологии в качестве добавок к маскам, кремам и т.д.;
- материалов и синтез химических веществ – ацетона, спирта, бумаги и т.д.;
- создание органического вещества водоема, тины – биотопа для многих водных обитателей;
- индукция зарастания болот и других водоемов, что часто приводит к гибели различных организмов;
- некоторые водоросли являются резервуаров инфекционных агентов (болезнь легионеров).
