Водорості, їх роль у природі

Світ водоростей настільки різноманітний, що неможливо знайти місце на нашій планеті, де не зустрічалися б ці рослини. Водорості мешкають скрізь: в океанах, морях, річках, озерах, грунті, скелях, деревах. Навіть у снігу та гарячих джерелах можна зустріти ці дивовижні рослини.

Пропонуємо до вашої уваги серію статей про екологічні особливості водоростей.

Роль водоростей у природі колосальна. Вони є першохарчом для багатьох організмів, насамперед ракоподібних із фільтраційним типом харчування. Рачків своєю чергою поїдають риби. Перед водоростей доводиться, за даними різних авторів, від 30 до 50% кисню, що виділяється рослинами.

Водорості, як і наземні рослини, допомагають нам вирішувати проблему надмірної кількості вуглекислого газу атмосфері. Іноді вони розвиваються у таких великих кількостях, що фарбують воду у різні кольори.

По-третє, водорості дуже гарні істоти. Наприклад, діатомові водорості (на мікрофотографії морські центричні діатомеї) є великою групою одноклітинних морських та прісноводних водоростей. Зверніть увагу на радіальну симетрію, яка взята за основу у систематиці цієї групи водоростей. Вони є їжею для криля, яким харчуються риби, кити, птиці та інші морські істоти.

Здатність водоростей адаптуватися до різноманітних умов є унікальною. Вони живуть у дощовій воді з мінімальною кількістю солей, у солоних та надсолених водоймах, на високогірних льодах та поверхні розпечених скель. Водорості виявляються навіть у верхніх шарах ґрунту, куди ледве проникає сонячне світло.Вони першими заселяють неживий субстрат скель та ґрунтів, створюючи умови для подальшого розвитку родючості ґрунтів.

Водорості, як і всі рослини, на світлі синтезують органічні речовини. І водночас багато хто з них здатні жити з допомогою гетеротрофного харчування, тобто. споживати вже готові органічні речовини.

Завдяки широкому поширенню, водорості відіграють важливу роль у кругообігу речовин у природі. Водорості водойм є основною їжею планктонних, бентосних (донних) організмів, деяких видів риб.

Багато видів водоростей (особливо червоні та бурі) з давніх-давен використовуються людиною в їжу. З водоростей одержують агар-агар, альгінат натрію, деякі кислоти, що використовуються в багатьох галузях промисловості. Викинуті на берег водорості з давніх-давен використовуються у вигляді кормових добавок в їжу сільськогосподарським тваринам і птиці, а після перегнивання – як добрива для рослин.

Розвиток промисловості потребує нових джерел органічних та неорганічних речовин. Зростаючі потреби сприяють інтенсивному культивуванню у морях багатьох видів водоростей. Людиною отримані різні штами мікроскопічних водоростей, багатих на білки, жири, вуглеводи. Деякі види водоростей використовуються як харчові добавки для людини, як корм тваринам і птахам. Водорості використовуються для отримання метану.

Водорості, як і вказує назва, - це рослини, що мешкають у воді. У ботаніці термін «водорості» застосовують у вужчому сенсі, стосовно нижчих, позбавлених розчленування на стебло і листя, фотосинтезуючим рослинам. Це з тим, що у воді мешкають і вищі водні рослини.

Однак значна частина водоростей зустрічається і на суші: на поверхні та приповерхневому шарі ґрунту, на скелях, стовбурах дерев, спорудах і навіть … у волоссі білих ведмедів, що живуть у зоопарках чи волоссі лінивців, що мешкають у вологих лісах Південної Америки. Однак життя цих рослин як би там не було пов'язане з водою.

Ці водорості легко переносять висихання, промерзання і дуже швидко оживають при найменшому зволоженні. Варто з'явитися достатню кількість вологи, як поверхня предметів покривається зеленим або червоним (залежно від видового складу) нальотом.

Деякі водорості мешкають як симбіонти всередині організму деяких тварин (найпростіших, коралів, черв'яків, молюсків та інших). Є види водоростей, що зустрічаються у льодах (на нижній або верхній поверхні) і гарячих джерелах. Отже термін «водорості» є швидше екологічне поняття, означаючи життєву форму рослинних організмів, об'єднаних в одну групу способом життя.

Квітів та насіння у водоростей немає. Тіло водоростей – слоевище або таллом (від грец. «Таллос» – молода гілка, втеча) – за своєю будовою значно простіше, ніж у мохів, папоротей та інших наземних рослин, часто відсутня диференціація клітин на тканини. Суперечки – органи розмноження водоростей, зазвичай, позбавлені твердої оболонки. Клітинна стінка водоростей складається з целюлози, пектинових речовин, кремнійорганічних сполук (у діатомових водоростей), альгіну та фуцину (бурі водорості). Як запасні речовини представлені крохмаль, глікоген, полісахариди, ліпіди.

На підставі відмінностей у будові клітини (ядерного апарату, набору пігментів, клітинної оболонки, запасних речовин та інших) розрізняють прокаріотичні та еукаріотичні водорості.

У прокаріотів (від лат. «про» – перед, раніше, замість і грецьк. «каріон» – ядро) клітини не мають обмеженого мембраною ядра. від грец. "еу" - добре, повністю і "каріон" - ядро) клітини містять оформлене ядро. До еукаріотів відносяться всі вищі тварини та рослини, а також одноклітинні та багатоклітинні водорості, гриби та найпростіші.

Водорості об'єднані у відділи, назви яких здебільшого збігаються з характером їхнього забарвлення, а в деяких – і з особливостями будови.

Прокаріотичні водорості (Procaryota):

1. Синьо-зелені водорості (Cyanophyta);

2. Прокаріотичні (первинні) зелені водорості (Prochlorophyta).

Еукаріотичні водорості (Eukaryota):

1. Евгленові водорості (Euglenophyta);

2. Динофітові водорості (Dinophyta);

3. Криптофітові водорості (Cryptophyta);

4. Рафідофітові водорості (Raphidophyta);

5. Золотисті водорості (Chrysophyta);

6. Діатомові водорості (Bacillariophyta);

7. Жовтозелені водорості (Xanthophyta);

8. Червоні водорості (Rhodophyta);

9. Бурі водорості (Phaeophyta);

10. Зелені водорості (Chlorophyta);

11. Харові водорості (Charophyta).

Необхідно відзначити, що систематика водоростей повністю не встоялася, тому деякі дослідники використовують іншу систематику, що трохи відрізняється від наведеної вище.

Незважаючи на те, що історія вивчення водоростей налічує кілька століть, серед фахівців все ще немає єдиної думки щодо становища їх у загальній класифікації. Це в першу чергу відноситься до синьо-зелених, а також до всіх водоростей, які забезпечені органами руху - джгутиками (майже всі Euglenophyta, більша частина Dinophyta, окремі класи Xanthophyta, Chlorophyta).

Синьо-зелені та прокаріотичні зелені водорості відносять до прокаріотів (тобто до неядерних організмів), тому що їх клітини позбавлені оформленого ядра.

Відділ прокаріотичних (первинних) зелених водоростей виділено в окрему групу зовсім недавно - в 1976 році - після опису одного роду Prochloron і одного виду, що входить до нього Р. didemni (Lewin.). Ця група водоростей займає проміжне положення між прокаріотами – бактеріями та синезеленими водоростями, з одного боку, та еукаріотами (ядерними організмами) – зеленими водоростями, з іншого. З бактеріями їх ріднить відсутність оформленого ядра, з синьо-зеленими – відсутність ядра та здатність до фотосинтезу, із зеленими – наявність хлорофілу «b». Різними дослідниками питання систематичної визначеності цієї нечисленної групи водоростей вирішується по-різному, залежно від взятого за основу критерію.

Останнім часом синьо-зелені водорості Cyanophyta стали відносити до бактеріальних, а не рослинних організмів за низкою ознак (у ботанічній літературі найчастіше використовується термін «синьо-зелені водорості», а в мікробіологічній – «ціанобактерії»).У Cyanophyta, на відміну від еукаріотів, немає оформленого ядра, що зближує їх з іншими прокаріотами, основу клітинних стінок становить глікопептид муреїн, статевий процес або відсутній, або протікає за типом кон'югації, тобто злиття протопластів двох вегетативних клітин.

Жгутикові форми мають ознаки, як рослин, і тварин, що стало приводом для об'єднання їх у загальну систематичну групу «джгутикових організмів» і включення в систему тваринного світу. На відміну від тварин-джгутиконосців, водорості мають хлорофіл і хроматофори (від грец. «хрому» – колір, «форео» – несу). Однак у темряві вони можуть втрачати пігменти, стають безбарвними та існують за рахунок поглинання розчинених у воді органічних речовин. Деякі види одноклітинних водоростей (з Dinophyta) здатні, подібно до найпростіших, захоплювати органічні частинки.

Наука, що вивчає водорості, - альгологія (від латів. "Альга" - водорості, "логос" - наука) - розглядає питання систематики, морфології, фізіології, екології водоростей та їх практичне значення. Альгологія є одним із розділів ботаніки, тісно пов'язана з мікробіологією та гідробіологією.

При реалізації проекту використані кошти державної підтримки, виділені як грант відповідно до розпорядження Президента Російської Федерації від 29.03.2013 № 115-рп») і на підставі конкурсу, проведеного Товариством «Знання» Росії.

Матеріал підготовлено до 90-річчя кафедри гідробіології МДУ.

А.П.Садчиков,

професор МДУ імені М.В.Ломоносова, віце-президент Московського товариства випробувачів природи