Класс Фэозооспорофициевые (Phaeozoоsporophyceae)

Для большинства водорослей класса Фэозооспорофициевые характерны две самостоятельные формы развития – спорофит и гаметофит или гаметоспорофит, которые могут быть сходными по внешнему виду, строению и размерам и разными, т.е. имеется изоморфная и гетероморфная смена форм развития. У примитивных представителей смена форм развития отсутствует.

Класс фэозооспоровых делят на 11 порядков, из которых ниже приводятся пять.

Порядок Эктокарпальные (Eclocarpales). Он включает бурые водоросли, слоевища которых построены из однорядных нитей, способных ветвиться. Размеры их варьируют от микроскопических до 30 и более сантиметров. Эти водоросли образуют налет или кустики на скалах либо на других водорослях. Размножаются бесполым и половым путями. Органами размножения служат одно- и многогнездные вместилища. Одногнездные всегда являются спорангиями, а многогнездные могут функционировать и как гаметангии.

Эктокарповые встречаются во всех морях мира, пред­почитая холодные воды Севера.

Род эктокарпус (Ectocarpus) (рис. 1._) имеет кустистое слоевище высотой 0,1—30 см. Оно состоит из тонких однорядных стелющихся и ветвящихся вертикальных нитей. Рост нитей интеркалярный или диффузный. Прикрепление к субстрату осуществляется ризоидами, которые у крупных экземпляров образуют своеобразную кору у основания ветвей. К вершине ветвей клетки сужаются и заканчиваются длинным бесцветным волоском.

Спорангии и гаметангии располагаются как боковые выросты ветвей. Внутри одногнездных спорангиев происходят мейоз и митоз с последующим формированием двухжгутиковых зооспор. Зооспоры вырастают в гаплоидные раздельнополые растения с многогнездными гаметангиями. Гаметы изоморфные, но отличаются поведением: женская теряет подвижность и выделяет пахучее вещество, привлекающее мужские гаметы, одна из которых оплодотворяет ее. Зигота без периода покоя прорастает в диплоидный спорофит.

В зависимости от экологических условий описанный цикл развития может усложняться. Так, на спорофите кроме обычных одноклеточных зооспорангиев могут образовываться и многогнездные – нейтральные, где фор­мируются (без редукционного деления ядра) зооспоры — нейтральные споры. Такие диплоидные зооспоры дают начало новому поколению спорофитов. Иногда и гаметы ведут себя как зооспоры — при их партеногенетическом прорастании (без оплодотворения) развивается гаплоидная особь. Наконец, известно, что у одного из видов эктокарпуса (Е. confervoides) с гетероморфной сменой форм развития гаплоидные зооспоры функционируют как гаметы, т. е. копулируют.

По внешнему виду, строению и распространению эктокарпус похож (различие лишь в деталях структуры органов размножения) на пилайеллу (Pylaiella). Эти наиболее простые бурые водоросли обычно живут в прибрежной зоне морей. Они часто встречаются в Белом, Баренцовом и Черном морях, где обычно поселяются на камнях или талломах других крупных водорослей.

Порядок Сфацеляриальные (Sphacelariales). Он включает водоросли с жесткими кустистыми слоевищами высотой от нескольких миллиметров до 30 см; ветви цилиндрические. В отличие от других бурых водорослей у сфацеляриальных каждая ветвь оканчивается крупной клеткой, за счет деления которой водоросли имеют строго верхушечный рост. Для их слоевища характерно основание в виде корковидной пластинки из нескольких слоев клеток.

Вегетативное размножение происходит посредством столонов (нитей из нескольких рядов клеток, стелющихся по грунту) или специальных выводковых почек, отделяющихся от ветвей.

У сфацеляриальных существует изоморфная смена форм развития.

Род сфацелярия (Sphacelaria) встречается во всех морях. Слоевище у его представителей имеет вид кустика высотой до 4 см, состоящего из пластинчатой подошвы и отходящих от нее разветвленных нитей. Каждое разветвление нити на вершине несет крупную клетку, которая делится только в поперечном направлении и обусловливает нарастание таллома в длину. Отчленяющиеся таким образом клетки в дальнейшем делятся в продольном' направлении, благодаря чему образуются узкие клетки, и таллом становится многослойным и внешне состоящим как бы из члеников (рис. 1.__).

Порядок Кутлериальные (Cutleriales). Он включает бурые водоросли, для которых характерно трихоталлическое строение слоевища за счет зоны роста, располагающейся в базальной части многоклеточных волосков, которые находятся на краях пластинчатого слоевища или на вершине ветвей кустистого таллома. Клетки зоны роста делятся, отчленяя клетки в сторону периферии и к слоевищу. Периферические клетки обеспечивают рост волосков по мере их старения и отмирания, а слоевищные соединяются в плотные паренхиматические пластинчатые образования талломов. С возрастом слоевище дифференцируется на более мелкие окрашенные клетки коры и крупные бесцветные клетки сердцевины.

Этим водорослям свойственна изо- и гетероморфная смена форм развития. Половой процесс у них гетерогамный. При этом морфологически различны не только гаметы, но и гаметангии: женские имеют крупные камеры и меньшее количество гамет, мужские содержат множество гамет в мелких гнездах.

Род кутлерия (Cutleria) (рис. 1._) служит классическим примером гетероморфной смены форм развития. У гаметофита слоевище однолетнее, вертикальное, вееровидное или кустистое, высотой до 15 см. Гаметангии развиваются на разветвленных или простых однорядных выростах. Слоевище спорофита одно- или многолетнее, корковидное, диаметром до 10 см. В спорангиях образуется от 8 до 32 зооспор. Морфологически зооспоры одинаковы, но из них развиваются раздельнополые женские и мужские гаметофиты в виде кустиков. На женских гаметофитах в макрогаметангиях возникают макрогаметы, на мужских в микрогаметангиях формируются 64 микрогаметы. После оплодотворения зигота без периода покоя прорастает в спорофит.

Характер цикла развития кутлерии зависит от экологических условий. У южных берегов Великобритании гаметофиты лучше всего растут летом, а в Средиземном море около Неаполя – зимой и весной. У прибрежной Скандинавии и северной Великобритании развиваются лишь спорофиты, а в Средиземном море – гаметофиты. В Черном море единственный вид К. усыпанная (С. adspersa) представлен только спорофитами.

Порядок Диктиотальные (Dictyotales). Он объединяет виды, которые характеризуются апикальным ростом и обычно дихотомическим ветвлением в одной плоскости. Бесполое размножение посредством апланоспор (тетраспор). Половой процесс оогамный. Смена форм развития изоморфная.

Большинство диктиотальных растут в тропических и субтропических морях. Довольно часто они встречаются в Черном (виды родов диктиота, дилофус и падина) и Японском (диктиота) морях.

Род диктиота (Dictyota) характеризуется вильчато-разветвленным слоевищем с плоскими, обычно расположенными в одной плоскости ветвями без продольного ребра. Таллом развивается из цилиндрического ризома, прикрепленного к субстрату ризоидами. Вершина каждой ветви оканчивается одной крупной клеткой (рис. 1.__). Внутри ветвей находится слой крупных бесцветных клеток, окруженный снаружи корой из од­ного слоя мелких интенсивно окрашенных клеток.

На спорофитах из поверхностных коровых клеток развиваются сорусы одногнездных спорангиев, где образуется по четыре неподвижные тетраспоры (рис. 1.__). Тетраспоры прорастают в гаметофиты. Диктиота – двудомное растение: на женских гаметофитах формируются сорусы одногнездных оогониев с одной яйцеклеткой в каждом. Антеридии образуются на мужских гаметофитах. Яйцеклетки выпадают из оогония и в воде оплодотворяются сперматозоидами. Зигота сразу же прорастает в новое растение – спорофит. Наиболее широко распространена диктиота дихотомическая (D. dichotoma).

Род дилофус (Dilophus) сходен с диктиотой, только у его представителей внутри ветвей имеется не один, а два и более слоев бесцветных клеток.

Род падина (Padina) включает виды с плоским, вееровидным слоевищем, целым или с несколькими вертикальными разрывами. На поверхности хорошо выражены концентрические полосы, соответствующие рядам волосков (рис. 1._). Наружные слои падины представ­ляют собой мелкоклеточную кору, срединная же часть таллома составлена из крупных бесцветных клеток. Цикл развития падины такой же, как и у диктиоты, с той лишь разницей, что падина однодомная: оогонии и антеридии образуются на одном и том же растении.

Наиболее известна П. павлинья (P. pavonia). Этот вид встречается у берегов Южной Европы и у атлантических берегов Центральной Америки, а также в Черном море.

Порядок Ламинариальные (Laminariales). Ламинариальные являются самыми совершенными водорослями среди водорослей всех отделов. У них наиболее крупные спорофиты (от 0,5 до 60 м и более). По форме многие виды напоминают высшие растения. У большинства видов таллом имеет сложное анатомическое строение с дифференцировкой на ткани. Он расчленен на листо-, стебле- и корневидные части. Рост слоевища у ламинариевых интеркалярный (за счет деления клеток меристемы у основания листовых пластин и на вершине ствола).

Ламинариальные бывают одно- и многолетними. У ряда многолетних видов листовидные пластины ежегодно сменяются новыми, а стеблевидные и ризоидальные образования функционируют несколько лет. Перед сменой листовых пластин происходит спорообразование. Из спор формируются мужские и женские гаметофиты. Половой процесс у них оогамный Обитают ламинариальные главным образом в холодных водах Южного и особенно Северного полушарий, предпочитая места с сильным течением или прибоем, что обеспечивает им интенсивное поступление питательных веществ.

Род ламинария (Laminaria) включает виды, таллом которых расчленен на листовидную пластинку, ствол и ризоиды (рис. 1._ а, б). Листовидные пластины ровные или морщинистые, цельные или рассеченные. Ствол и ризоиды многолетние, листовидная пластина меняется еже­годно. На продольных разрезах с черешка и органов прикрепления выявляется их достаточно сложное анатомическое строение. Наружная часть черешка представляет собой кору, состоящую из нескольких слоев клеток с хроматофорами; промежуточный слой представлен крупноклеточной запасающей тканью и, наконец, внутренний — сердцевина — проводящей и механической. Проводящая система в виде трубчатых нитей с воронковидными расширениями в местах клеточных перегородок. Эти перегородки имеют поры и называются ситовидными пластинами, а нити — ситовидными трубками. В толщину черешок растет за счет деления клеток коры, которое происходит периодически, вследствие чего на поперечном разрезе черешка хорошо заметны концентрические слои, напоминающие годичные кольца высших растений (рис. 1.__ в, г).

При размножении на поверхности листовидной пластинки из коровых клеток группами (сорусами) образуются одногнездные зооспорангии, в каждом из которых формируется от 16 до 128 двухжгутиковых зооспор. В благоприятных условиях зооспоры прорастают в микроскопически мелкие нитчатые заростки – мужские и женские гаметофиты.

Половой процесс у ламинарии оогамный. Созревшая яйцеклетка выходит из оогония и закрепляется на его верхнем конце. В таком положении происходит оплодотворение. Зигота без периода покоя прорастает в спорофит. Женский гаметофит обеспечивает не только формирование половых клеток, но и место прикрепления будущему спорофиту.

Известно около 30 видов, распространенных преимущественно в морях Северного полушария. Ламинария японская (L. japonica), или морская капуста, — самый ценный промысловый вид среди бурых водорослей. Ее используют для приготовления салатов, консервов, первых, вторых и третьих блюд. В ряде стран, в том числе и в России (на Дальнем Востоке), ее культивируют.