I.2. Отдел Бурые водоросли – Phaeophyta
Бурые водоросли – преимущественно обитатели холодных морей, где они образуют мощные заросли. Все они многоклеточные, покрытые слизью. Величина бурых водорослей от нескольких миллиметров до 60 м и более. Они имеют вид лент, кустиков, пластинок. У некоторых имеются талломы, дифференцированные как бы на стебельчатую и листовидную части. Они нередко похожи на миниатюрные деревья, за что их называют морскими пальмами (рис. 3).
Клетки бурых водоослей имеют сильно ослизняющиеся стенки, содержат все характерные органоиды, одну или много вакуолей. Для водорослей этого отдела характерны хлоропласты, окрашенные в бурый цвет, благодаря тому, что помимо хлорофиллов «а» и «с» (хлорофилл «в» отсутствует) и β-каротина имеется избыток бурых пигментов: ксантофиллов и особенно фукоксантина. В связи с различным количественным соотношением пигментов бурые водоросли имеют окраску от почти чисто-зеленой до темно-бурой. Запасной полисахарид – ламинарин – откладывается вне хлоропласта в цитоплазме. Помимо ламинарина запасными продуктами служат шестиатомный спирт манит и жиры. Зооспоры и гаметы имеют жгутики и глазок.
Бурые водоросли размножаются бесполым и половым способами. Вегетативное размножение осуществляется участками таллома. Бесполое размножение происходит посредством гаплоидных зооспор, прорастающих в гаплоидные половые растения – гаметофиты, на которых образуются половые органы. Половой процесс изогамный, гетерогамный и оогамный. Зигота без периода покоя прорастает в ди-
плоидное растение.
Рис. 3. Бурые водоросли:
а – фукус; б – саргассум; в – нереоцистис; г – макроцистис; д – ламинария пальчатая
Задание
1. Рассмотреть внешний вид, форму и размеры таллома многоклеточной бурой водоросли ламинарии сахарной или ламинарии японской (по гербарным образцам, таблицам, спиртовому материалу). По таблицам и рисункам в учебнике и таблице сравнить размеры спорофита и гаметофита ламинарии.
Слоевища (пластины) бурых водорослей ламинарии сахаристой (Laminaria saccharica) (рис. 4), ламинарии пальчаторассеченной (L. digitata) (рис. 3, д), ламинарии японской (Laminaria japonica) (рис. 5) и другие виды из сем. ламинариевых – Laminariaceae, собранные с июня по октябрь и высушенные, используют в качестве лекарственного средства и лекарственного сырья.
Ламинария, или морская капуста (несколько видов) – крупная морская прибрежная водоросль, распространена в северных и дальневосточных морях. Слоевище ламинарии состоит из пластины, «ствола» и ризоидов. Ризоид ламинарии – крупное ветвистое корнеподобное образование, крепко внедряющееся в грунт. Различаются виды по форме пластин.
У ламинарии сахаристой (рис.4) пластины многолетние, линейные, с волнистыми (гофрированными) краями, длиной до 7 м, шириной 5 – 40 см.
Рис. 4. Цикл развития ламинарии сахаристой:
1 – зрелый спорофит (а – стволик, или ножка с ризоидами; б – листовидная пластинка; в – зооспорангии с зооспорами); 2 – женская зооспоран и ее прорастание; 3 – мужская зооспора и ее прорастание; 4 – женский гаметофит; 5 – оогоний; 6 – яйцеклетка; 7 – мужской гаметофит; 8 – антеридий; 9 – сперматозоиды; 10 – зигота и ее деление; 11- развивающийся спорофит
Ламинарии образуют заросли на камнях и скалах в прибрежных зонах морей и океанов на глубине от 2 до 25 (35) м, в местах с постоянным движением воды.
В России ламинария японская растет вдоль берегов Япон-
ского и Охотского морей, в Тихом океане – вдоль берегов южных Курильских островов и Сахалина, а л. сахаристая и л. пальчаторассеченная распространены вдоль берегов Белого, Баренцова и Карского морей.
У ламинарии японской (рис. 5) пластины линейные, ланцетовидные или широколанцетовидные, цельные, длиной до 6 м (реже 10-12 м) и шириной 10 – 35 см, со слегка ассимметричным клиновидным основанием и широкой, толстой срединной полосой по продольной оси, ограниченная по краям двумя продольными складками. Слизистые ходы в пластине расположены между сердцевиной и корой, часто в 2 ряда, особенно в срединной полосе. Ствол длиной 3 – 70 см и около 1 см в диаметре, цилиндрический или уплощенный, плавно переходит в пластину; всегда имеются слизистые ходы. Ризоиды также со слизистыми ходами.
Рис. 5. Ламинария японская
Спорангии образуются с июля по октябрь на одной или обеих сторонах пластины. При низкой температуре (+5о) зооспоры могут плавать двое суток и погибают, если за это время не находят места для прикрепления. Из зооспор развиваются микроскопические раздельнополые гаметофиты. Женские гаметофиты многоклеточные или одноклеточные, мужские – всегда многоклеточные. При оптимальных условиях гаметофиты образуют гаметы через 2 – 4 недели. В каждом гаметангии образуется по 1 гамете. Мужские гаметы мелкие, с двумя жгутиками, женские гаметы (яйцеклетки крупные, неподвижные.
При созревании яйцеклетка выходит из оогония и прикрепляется снаружи к краям его отверстия. В таком положении происходит оплодотворение и развитие макроскопического слоевища спорофита. Проростки спорофитов появляются в марте.
Наиболее они интенсивно растут в длину при 0 – 13о. С прогревом воды скорость роста замедляется, но ускоряются накопление в слоевище сухих веществ. Поэтому к концу лета повышается их промысловая ценность. Продолжительность жизни слоевищ – около двух лет. В сентябре – октябре каждого года, после выхода зооспор, пластина разрушается. В верхней части «ствола» находятся клетки, способные к делению. За их счет ежегодно образуется пластина. Ламинария японская считается самым ценным промысловым видом среди бурых водорослей.
Она обладает наилучшими вкусовыми качествами. Ее пластина толще и менее жесткая, чем у других видов рода ламинария.
Рассматривают гербарные экземпляры ламинарии сахаристой, л. японской и л. пальчатой и зарисовывают.