9.2. Водоросли водных местообитаний: фитопланктон, бентос, водоросли горячих источников, водоросли снега и льда, водоросли соленых водоемов

Для водорослей как фототрофных организмов первым условием существования является наличие света, источников углерода и минеральных веществ, а основной средой жизни служит вода. Однако это справедливо не для всех, а только для большинства водорослей и не исчерпывает всего многообразия наблюдающихся у них способов питания и мест поселения.

Кроме того, на жизнь водорослей оказывают большое влияние и другие химические и физические факторы внешней среды – химический состав субстрата, температура и так далее, весьма различны в разных местах.

В силу широкой приспособленности к внешним условиям водоросли в своем расселении по земному шару распределяются в разнообразные экологические группировки, характеризующиеся более или менее определенным составом слагающих их водорослей, приспособленных к определённой амплитуде экологических факторов.

Одним из важнейших факторов в распределении водорослей является общая солёность воды. Основную массу природных бассейнов составляют бассейны со средней солёностью 35г солей ни 1 л воды и бассейны пресноводные, в которых содержится солей примерно 0,01 – 0,5г на 1 л воды. Это определяет разделение водорослей на морские и пресноводные, и только очень немногие из них могут жить как в одной, так и в другой воде.

В пределах каждого бассейна – континентального и морского – водоросли могут населять толщу воды, свободно плавать в ней, составлять групировку, называемую планктоном, или поселяться на дне, образуя бентос.

Планктонные водоросли

Термин планктон впервые был введён в науку Гензером в 1887 г. Планктон (от греч. planktós - блуждающий), совокупность организмов, населяющих толщу воды континентальных и морских водоёмов и не способных противостоять переносу течениями. В состав планктона входят как растения - фитопланктон, так и животные – зоопланктон.

Экологи считают, что фитопланктон в жизни больших водоёмов выполняют ту же роль, что и растения на суше, то есть производит первичное органическое вещество, за счёт которого прямо или косвенно (через цепь питания) существует весь остальной живой мир на суше и в воде.

Характернейшей морфологической особенностью представителей морского фитопланктона является образование у них разного рода выростов: щетинок и острых шипов у диатомовых, воротничков, лопастей и парашютов у перидиней. Похожие образования встречаются и у пресноводных видов, но там они выражены слабее. Например, у морских видов церациума (Ceratium) роговидные отростки не только значительно длиннее, чем у пресноводных, но у многих видов они ещё и загнуты. Предполагается, что подобные выросты способствуют парению соответствующих организмов.

Обилие фитопланктона в различных частях водоёмов зависит от количества в поверхностных слоях необходимых для него питательных веществ. Солевой состав воды – один из химических факторов, влияющих на распределение фитопланктона. При этом общая концентрация солей является важным фактором качественного (видового) распределения по типам водоёмов, а концентрация питательных солей, прежде всего солей азота и фосфора, - количественного распределения, то есть продуктивности. За длительную историю океана эти вещества накопились в больших количествах в его глубинах, главным образом в результате разложения и минерализации органических частиц, оседающих из верхних слоев. Поэтому обильное развитие фитопланктона происходит в районах подъёма глубинных вод (например, в районе стыка тёплых вод Гольфстрима и северных холодных течений, в зоне экваториальной дивергенции вод, в районах сгонных ветров вблизи берегов). Экологическое значение концентрации биогенных веществ проявляется в количественном распределении фитопланктона в целом и составляющих его видов. Развитие фитопланктона зависит также от интенсивности освещения, что в холодных и умеренных водах обусловливает сезонность в развитии планктона. Зимой, несмотря на обилие питательных веществ, выносимых в поверхностные слои в результате зимнего перемешивания вод, фитопланктона мало из-за недостатка света. Весной начинается быстрое развитие фитопланктона. В тропиках состав и количество планктона более или менее постоянны в течение года.

Температура воды – важнейший фактор общего географического распределения фитопланктона и его сезонных циклов. Многие водоросли способны переносить большой диапазон колебаний температуры и встречаются в планктоне разных географических широт и в разные сезоны года. Однако зона температурного оптимума, в пределах которого наблюдается наибольшая продуктивность, для каждого вида обычно ограничена небольшими отклонениями температуры. Температурный оптимум у разных видов не совпадает, чем и определяется смена видового состава по сезонам.

В настоящее время уровень продуктивности фитопланктона многих внутренних водоёмов определяется не столько природными условиями, сколько общественно- экономическими, то есть плотностью населения и характером хозяйственной деятельности в пределах водосборной площади водоёма. Эта категория факторов, именуемая в экологии антропогенными, приводит к обеднению фитопланктона в одних водоёмах, а в других к значительному повышению его продуктивности. Первое происходит в результате сброса в водоём токсических веществ, содержащихся в сточных водах промышленного производства, а второе – при обогащении водоёма биогенными веществами в минеральной или органической форме, содержащимися в больших концентрациях в водах, стекающих с сельскохозяйственных территорий, из городов и мелких селений (бытовые стоки). Биогены содержатся и в сточных водах многих промышленных производств. Второй вид антропогенного влияния – обогащение водоёма биогенными веществами – повышает продуктивность не только фитопланктона, но и других водных сообществ. Но такое стихийное антропогенное обогащение водоёмов первичными питательными веществами происходит в таких масштабах, что водоём как экологическая система оказывается перегруженным биогенами. Следствием этого является чрезмерно бурное развитие фитопланктона («цветение» воды), при разложении которого выделяется сероводород или другие токсические вещества.

Бентосные водоросли

Бентос (от греч. bénthos - глубина), совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте морских и материковых водоёмов. Основную массу бентоса в морях составляют бактерии и водоросли (диатомовые, зелёные, бурые и красные). К числу бентосных водорослей относятся водоросли, приспособленные к существованию в прикреплённом состоянии на дне водоёмов и на разнообразных предметах, живых и мёртвых организмах, находящихся в воде.

В зависимости от места произрастания среди бентосных водорослей различают:

1) эпилиты, которые растут на поверхности твёрдого грунта;

2) эпипелиты, населяющие поверхность рыхлых грунтов;

3) эпифиты, живущие на поверхности других водорослей;

4) эндолиты, водоросли, внедряющиеся в известковых субстрат;

5) эндофиты, которые поселяются в слоевищах других водорослей содержат нормальные хлоропласты в клетках;

6) паразиты, живущие в слоевищах других водорослей, хлоропласты в клетках выражены.

Вертикальное распределение водорослей зависит от состава солнечного спектра, доходящего до различной глубины в связи с неодинаковой поглощаемостью лучей с разной длиной волны; в верхнем горизонте обычно сосредоточены зелёные водоросли, ниже - бурые, а ещё ниже - преимущественно красные.

Существует определённая связь между размерами водорослей, размером частиц грунта, к которым они прикрепляются, и интенсивностью движения воды. На песке и иле способно расти относительно небольшое число макроскопических водорослей. В условиях движения воды в морях к этому хорошо приспособлены, например, некоторые виды рода халимеда: их тонкие ризоиды цементируют песок при основании слоевища в плотную массу. Как правило, чем крупнее взрослое слоевище водоросли и чем сильнее движение воды, тем больших размеров должны быть камни, на которых они растут.

Движение воды оказывает многообразное действие на различные стороны жизни бентосных водорослей. Во – первых, усиливается поглощение водорослями биогенных веществ за счёт того, что в местах с постоянным течением или волнами вода непосредственно около водорослей непрерывно обновляется с большой скоростью. Одновременно фотосинтез усиливается в два раза, а дыхание – на 30-50%. Движение воды предотвращает оседание на скалы и камни илистых частиц, которые мешают закреплению зачатков водорослей.

Интенсивному развитию бентосных водорослей способствует умеренное содержание в воде биогенных веществ. Источниками биогенов в воде служат береговые стоки и донные отложения, особенно велика роль последних как аккумуляторов органических остатков. В донных отложениях в результате жизнедеятельности бактерий и грибов происходит минерализация органических остатков; сложные органические вещества переходят в простые неорганические соединения, доступные для использования фотосинтезирующими растениями. Наиболее благоприятны для развития бентосных водорослей места с отложением органических остатков на небольших глубинах с достаточным освещением, твёрдыми грунтами и слабым движением воды. Здесь продукты минерализации быстро вовлекаются в процесс фотосинтеза, а слабое движение воды способствует их переносу от донных отложений в заросли водорослей и способствует обогащению придонной воды кислородом, что препятствует появлению в ней сероводорода, губительного для живых организмов.

В холодных морях на бентосные водоросли оказывает влияние лёд. В зависимости от его толщины, движения и торошения заросли водорослей могут быть уничтожены до глубины в несколько метров. Бентосные водоросли встречаются в субарктическом, субантарктическом и умеренных поясах, образуя подводные джунгли.

Водоросли горячих источников. Водоросли горячих вод вегетируют при температуре 35-52 °С, а в отдельных случаях до 84 °С и выше, нередко при повышенном содержании мине­ральных солей или органических веществ (сильно загрязненные горячие сточные воды заводов, фабрик, электростанций или атомных станций). Типичными обитателями горячих вод являются синезеленые, в меньшей степени - диатомовые и некоторые зеленые водоросли. Специфических термофильных видов немного.

Водоросли снега и льда. Среди криофильных водорослей преобладают зеленые, синезеленые и диатомовые. Развиваясь в массовом количестве, они могут вызывать зеленое, желтое, голубое, красное, коричневое, бурое или черное «цветение» снега или льда.

Водоросли соленых водоемов. Эти водоросли, получившие название галобионты, вегетируют при повышенной концентрации в воде солей, достигающей 285 г/л в озерах с преоблада­нием поваренной соли и 347 г/л в глауберовых озерах. В пересоленных (гипергалинных) водоемах преобладают одноклеточные подвижные зеленые водоросли гипергалобы, клетки которых лишены оболочки и окружены лишь плазмалеммой (виды родов Dunaliella, Asteromonas, Pedinomonas).