Водорості, що мешкають в екстремальних умовах

Водорості здатні жити і розмножуватися в таких умовах, які на перший погляд здаються абсолютно непридатними для життя: у гарячих джерелах, температура яких досягає іноді майже точки кипіння, в арктичних водах з мінусовою температурою, а також на снігу та льоду.

Водорості здатні жити при досить широких температурних межах – від 3 до 85 про С, тоді як більшість організмів мешкає у вужчому температурному діапазоні.

Витривалість до екстремальних умов найчастіше властиво синьо-зеленим водоростям (ціанобактеріям), багато видів яких є типовими термофільними водоростями (від грец.термо» – тепло, «філос»- Люблю). Ці водорості можуть жити при температурі 75-80 про З і навіть за 85 про З.

У термальних джерелах більшість видів представлені нитчастими формами і значно меншою мірою – одноклітинними. Нерідко нитчатки розростаються великими матами, що вистилають стінки водойм або плавають на поверхні водойм.

У значних кількостях у гарячих джерелах зустрічаються діатомові та зелені водорості, проте вони менш термофільні, і мешкають по околицях водойм у більш холодних ділянках. Температурна межа, при якій живуть діатомові та зелені не перевищує 50 про С.

Загальна кількість видів водоростей, виявлених у гарячих водах, більше 2000. Переважна кількість видів відноситься до синьо-зелених, далі йдуть діатомові та зелені. Так, наприклад, у гарячих джерелах Камчатки, температура яких досягає 75,5 про С, було виявлено 52 види водоростей, з яких 28 відносяться до синьо-зелених, 17 – до діатомових і лише 7 – до зелених.Однак найбільш специфічними для гарячої води виявилися знову-таки синьо-зелені (20 видів з 28), тоді як більшість діатомових і зелених мешкала на Камчатці, як у теплих, так і в холодних водах.

Число видів водоростей у різних гарячих джерелах варіює в широких межах, від десятка видів до сотень і більше. Так, наприклад, у гарячих джерелах Єлоустонського національного парку США лише синьо-зелених було виявлено 166 видів, а в гарячих джерелах Греції – 128 видів. Значна частина синьо-зелених водоростей відноситься до порядку осцилаторієвих та ностокових.

З підвищенням температури джерела кількість видів різко знижується. Найбільше видів виявлено за нормальної температури 35-40 про З, тоді як із 85-90 про З – відзначено лише 2 виду.

Специфічних термофілів, що не здатні існувати при температурі нижче 30 про С, дуже небагато. Найпоширеніші їх – мастигокладус і формидиум. Оптимум їх температурного розвитку лежить у межах 45-50 о.

Більшість водоростевого населення гарячих джерел складається з евритермних водоростей, що живуть і при нижчих температурах.

Водорості снігу та льоду

Температурні кордони, у яких можливе життя водоростей, дуже широкі. На льодовиках, сніжниках і льодах іноді поселяються кріофільні (від грец.кріос» – холод, «філос» – люблю) водорості, які пристосовані до життя в умовах низьких температур. Перебуваючи на поверхні снігу та льоду, вони піддаються сильному охолодженню в зимові холоднечі, а в літню пору живуть і розмножуються в талій воді при температурі близько нуля градусів. Вони розмножуються на поверхні снігу та льоду, і в період інтенсивного розвитку надають субстрату (тобто снігу, льоду) те чи інше забарвлення.

У цих, здавалося б, вкрай несприятливих умовах, можуть жити багато видів водоростей, причому вони розмножуються настільки інтенсивно, що забарвлюють поверхню снігу та льоду в найрізноманітніші кольори – червоний, малиновий, зелений, синій, блакитний, фіолетовий, бурий і навіть чорний, залежно від переважання у ньому тих чи інших видів водоростей. Товщина забарвленого шару снігу вимірюється кількома сантиметрами, тобто. на глибину проникнення світла.

Сніг в червоний колір забарвлює хламідомонада снігова, в зелений - нитчаста водорость рафідонема снігова, в коричневий - діатомові водорості, а також десмідієва водорість анцилонема Норденшельда, названа на честь шведського (фінського) полярного дослідника А-Е.

Снігові водорості більшу частину часу перебувають у стані спокою. Навесні, щойно слабшають морози, водорості починають інтенсивно розмножуватися. Снігові водорості розвиваються, як правило, на старому снігу лежати в холодних ущелинах або снігових полях високо в горах. Водорості починають розвиватися в талій воді, що утворюється під променями сонця в тріщинах льоду та порожнечі снігу. Вдень організми так званого кріопланктону ведуть активний спосіб життя, а вночі змерзають у лід.

Снігові водорості відносяться до групи кріопланктону – населення талої води.

Снігові водорості зустрічаються у багатьох місцях земної кулі, переважно у високогірних областях на схилах гір. «Цвітіння» льодовиків та сніжників жителі гір відзначали давно, проте їхнє вивчення почалося лише на початку ХХ століття. Періодично спостереження за сніговими водоростями були проведені й у ХІХ столітті.

«Цвітіння» льодовиків хламидомонадой снігової спостерігав 1903 р. Землі Франца-Йосифа російський ботанік В.І.Палібін.Великий внесок у вивчення льодовикової флори зробила Е.Коль із Угорщини. У 30-40-х роках вона обстежила льодовиковий покрив Гренландії, льодовики Північноамериканських Скелястих гір, Карпат, Альп та ін. Вона вперше виявила та описала снігові синьо-зелені водорості. Велику роботу зі збирання снігової флори проводив 1928 р. на Кавказі Г.С.Филиппов, який показав, що розвиток водоростей у горах – досить поширене явище.

У Росії її мешканців льоду та снігу знаходили на Кавказі, Тянь-Шані, Камчатці, Північному Уралі, Сибіру, ​​Шпіцбергені, на Новій Землі, Землі Франца-Йосифа та багатьох інших місцях. Встановлено, що цвітіння снігу є повсюдним явищем.

Нині «снігових» водоростей налічують понад сто видів. Серед них найбільш поширені зелені, діатомові, синьо-зелені водорості. Найбільшою кількістю видів представлені жовто-зелені, золотисті, динофітові. У горах Кавказу навіть виявлено водорість, що відноситься до багрянок.

Дослідження, проведені на Кавказі, показали, що з висотою видовий склад водоростей сильно змінюється. Чим вищий у гори, тим він стає менш різноманітним: поступово випадають діатомові, десмідієві та інші зелені водорості. Провідна роль переходить до раніше непомітним у загальній масі синьо-зеленим. На висоті близько 5000 м вони стають єдиними мешканцями льодовиків, утворюючи межу життя у високогір'ї.

Не менш інтенсивний розвиток водоростей спостерігається і в льодах арктичних та антарктичних басейнів, у яких найбільш інтенсивно розвиваються діатомові. Розвиваючись у великих кількостях, вони фарбують лід і воду в бурий і жовто-коричневий кольори.

Перша велика колекція водоростей, що мешкають на поверхні льодів, що дрейфують, була зібрана під час історичного плавання в Північному Льодовитому океані Адольфа Еріка Норденшельда на «Везі». Альгологи виявили у цих пробах сотні видів діатомових водоростей. І.В.Полібін, вивчаючи мікроводорості льодів під час плавання «Єрмака» під командою С.О.Макарова у 1901-1902 роках, встановив, що вони руйнівно діють на лід.

"Цвітіння" льоду на відміну від "цвітіння" снігу, відбувається головним чином за рахунок масового розвитку водоростей не на поверхні льоду, а на нижній частині - у поглибленнях і виступах, занурених у воду. Спочатку вона розвивається на нижній поверхні льоду, а потім з настанням зими вмерзає в лід. Далі в міру літнього розморожування льоду з поверхні, вмерзлі діатомові виходять на поверхню льодів. У калюжах опрісненої води лежить на поверхні льодів ці водорості поступово відмирають. Темні плівки відмерлих водоростей, як і всі темні предмети, поглинають більше теплових променів, ніж біла поверхня, що оточує їх, сприяють більш швидкому танення льоду. «Льодових» діатомей в арктичних та антарктичних морях виявлено вже понад 80 видів.

Всі ці водорості отримали загальну назву «кріобіонти» (від грец.кріос» – холод, «біос»- життя).

У разі низьких температур живуть як мікроскопічні водорості, а й великі – бурі (ламінарієві і фукусові). Наприклад, у ламінарієвих водоростей проростання листових таломів починається при січневій холодно. Особливо швидко слані ламінарієвих ростуть наприкінці зими та навесні, коли температура води тримається в межах нуля градусів. Відзначали навіть вегетацію водоростей у морях за нормальної температури мінус 3,3 про З.Біомаса таких водоростей може досягати до 30 кг/м 2 (у сирій масі), а мікроскопічних діатомей до 1 кг кубічного метра льоду.

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.

А.П.Садчиков,
віце-президент Московського товариства
випробувачів природи
(https://www.moip.msu.ru)

Ця розсилка із найцікавішими матеріалами з нашого сайту. Вона приходить до вас на e-mail щодня вранці.