Самые простые растения – водоросли
Водоросли – группа низших водных растений, обычно содержащих хлорофилл и вырабатывающих органические вещества в процессе фотосинтеза. Тело водорослей (таллом, слоевище) не имеет настоящих корней, стеблей и листьев. Их размеры колеблются у различных видов от долей микрометра до десятков метров. Это неклеточные, одноклеточные, многоклеточные, колониальные, свободноплавающие и прикрепленные организмы. Размножение у них бывает бесполое, вегетативное и половое. Отделы (или типы) водорослей: зеленые, бурые, красные, золотистые, желто‑зеленые, диатомовые и другие. Всего их около 30 тыс. видов.
Водоросли – основные продуценты органического вещества в пресных водоемах и морях. Входят в состав планктона и бентоса. Некоторые съедобны (например, ламинария порфира), другие стали сырьем для получения кормовой массы, агар‑агара, каррагена, йода и других (многие из них – объект аквакультуры). Ряд водорослей (хлорелла и другие) испытывают как компоненты биокомплексов, входящих в систему жизнеобеспечения космических кораблей. Некоторые одноклеточные водоросли в симбиозе с грибами образуют лишайники.
«Одноклеточный» двигатель
Биологи провели эксперимент, где микроорганизмы выступали в качестве транспортного средства. Одноклеточную водоросль Chlamydomonas reinhardtii заставили отбуксировать микроскопическую бусину на расстояние около 20 см, – сообщает журнал Science News.
Известно, что многие одноклеточные чувствительны к свету. Около его источника разместили будущий груз, который, когда водоросль приближалась, «приклеивался» к ней с помощью специальных молекул, закрепленных на поверхности. Затем «нагруженной» клетке подсказывали новое направление движения, а в конце облучали ее ультрафиолетовой вспышкой, чтобы отделить бусину.
По мнению ученых, такая схема должна заинтересовать как медиков, так и наноинженеров. Проблема, с которой сталкиваются те и другие, заключается в транспорте малых частиц внутри организма или миниатюрных приборов. В качестве одного из решений предлагались «молекулярные моторы» – устройства, напоминающие те, которыми пользуется живые существа.
Обнаружена самая большая в мире водоросль
Близ Балеарских островов на дне Средиземного моря найдено самое большое в мире растение. Стебли водоросли‑рекордсмена простираются примерно на восемь километров.
Находка была сделана международной научной группой из испанского Университета исследования Средиземного моря, занимающейся изучением морской флоры в регионе. Речь идет о водном растении посидония (Posidonia oceanica).
Как установили специалисты, возраст этого экземпляра посидонии достигает примерно 100 тыс. лет, и он входит в огромную колонию этих растений, чья площадь составляет около 700 кв. км.
В последнее время колонии посидонии, которая считается одним из самых древних растений на планете и является неотъемлемой частью местной экосистемы, начали сокращаться из‑за ухудшающейся экологической ситуации.
Невиданные урожаи
Неоднократно предпринимались, особенно в Японии и США, серьезные попытки крупномасштабного производства органического материала в искусственных условиях, когда процесс фотосинтеза можно оптимизировать. Исследования велись с одноклеточными морскими водорослями – хлореллой и сценедесмусом. При выращивании в атмосфере СO2 и необходимой питательной среде водоросль размером около 10 мкм делится на две (иногда на четыре) каждые 12 часов. Процесс идет в геометрической прогрессии, и из одной клетки через месяц получается около 10 млрд организмов. Фотосинтез в этих организмах некоторое время продолжается и в темноте за счет энергии, запасенной в «светлый» период. Тогда потребляемую на освещение энергию в расчете на единицу массы водорослей можно уменьшить, перемешивая воду так, чтобы водоросли перемещались от освещенной поверхности в глубину и наоборот.
Прекрасной питательной средой могут служить сточные воды из бытовой канализации. Кроме всех перечисленных веществ, в сточных водах содержатся еще и бактерии, а сосуществование их с водорослями полезно для тех и других. Бактерии, содействующие росту водорослей, относятся к группе аэробных, т. е. потребляющих кислород. Они превращают органические вещества, содержащиеся в сточных водах, в углекислый газ, нитриты, фосфаты и др.
Непрерывное выращивание водорослей с использованием сточных вод решает сразу несколько проблем:
– очистка загрязненных вод;
– получение биомассы водорослей для получения энергии;
– получение искусственной пищи из водорослей (по относительному содержанию белков, жиров и витаминов водоросли превосходят почти все другие растения).
Однако требуется выделять их из довольно слабой суспензии, что требует затрат энергии. Использование гигантских бурых водорослей, произрастающих в прибрежных водах умеренного пояса, снимает эту проблему, и энергию придется тратить только на заготовку и транспортировку «урожая» к местам потребления.
В условиях искусственного выращивания на погруженных платформах объем урожая может составлять от 70 до 120 кг/м2 сырых водорослей в год в зависимости от содержания питательных веществ в воде и других условий.