Водорості

Во́дорості (лат. Algae) — гетерогенна група, деякі види автотрофні. Ця група охоплює кілька різних груп відносно простих за структурою живих організмів, які отримують необхідну для життєдіяльності енергію шляхом фотосинтезу, мешкають переважно у водному середовищі чи пристосувались до життя у ґрунті та інших наземних місцезростаннях. Водорості традиційно розглядалися як нижчі рослини і дійсно, деякі з них (Зелені водорості) близько споріднені до вищих рослин . Проте інші представляють різні групи найпростіших, наряду з тими, які традиційно вважалися схожими до тварин (наприклад, Apicomplexa). Різні групи водоростей виникли у різний час від різних предкових форм (поліфілетично) та розвивалися окремо, але в результаті конвергентної еволюції набули багато схожих рис.

Загальні відомості

Водорості — поліфілетична група організмів, які об'єднані за такими ознаками: наявність фотосинтетичних пігментів, що визначають їх різноманітне забарвлення, та здатність до оксигенного фотосинтезу. Окрім того, до водоростей додають деякі безкольорові організми, що вторинно втратили фотосинтетичні пігменти (теорія ендосимбіозу) та, відповідно, здатність до фототрофного живлення, проте мають з водоростями близьку генетичну спорідненість. Деякі водорості здатні до гетеротрофії, як осмотрофно (поверхнею клітини), так и шляхом активного захоплення їжі (деякі евгленові, динофітові). Розміри водоростей коливаються від мікрону (більшість одноклітинних водоростей) до 40 м (Бурі водорості). Талом — вегетативне тіло водоростей, може бути як одно- так і багатоклітинним. Серед багатоклітинних є і одноклітинні (наприклад, спорофіт бурих водоростей). Серед одноклітинних є колоніальні форми — певна парна кількість клітин, що з'єднані між собою через плазмодесми або оточені загальним слизом.

Серед водоростей на сьогодні описано більше 60 тис. видів, разом з тим очікуване різноманіття за оцінками різних авторів знаходиться в межах 500 тис. — 10 млн. видів. Об'єднують водорості у різну кількість видів. Але у всіх системах один відділ — синьозелені водорості (Ціанобактерії) — належить до прокаріот, решта — до еукаріот.

Цитологія

Цитологічні ознаки водоростей є цілком типовими для інших еукаріот (наявність ядра, комплексу Ґольджі, мітохондрій). Разом з тим вони мають специфічні ознаки, що властиві лише рослинним (наявність клітинної оболонки, хлоропластів, вакуолей та ін.) чи лише тваринним організмам (руховий апарат, центріолі). Синьозелені водорості за будовою нагадують бактерії, разом з якими їх відносять до без'ядерних (прокаріотичних) організмів.

До цитологічних ознак, що є систематичними ознаками на рівні відділів, належать такі:

ознаки, що відображують спорідненість таксонів за клітиною-господарем (покриви, ядерний апарат);

система мікротрубочкових органел (джгутиковий апарат та веретено поділу);

фотосинтетичний апарат;

мітохондріальний апарат.

Морфологічна структура

Найперше різноманітність водоростей простежується у зовнішньому вигляді. Вони можуть мати зовсім просту будову і зовсім незначні розміри, або навпаки, величезні розміри та тканинну будову. Так звані плани будови водоростей, що мають важливу діагностичну ознаку, називають типами морфологічної структури. Різні автори виділяють різну кількість таких типів:

монадний

гемімонадний

кокоїдний

нитчастий (трихальний)

різнонитчатий (гетеротрихальний)

тканинний

сифональний

сифонокладальний

Розмноження та цикли розвитку

Розмноження у водоростей відбувається двома шляхами: статевим та нестатевим. Відповідно при нестатевому розмноженні дочірні особини успадковують такий геном, що є ідентичним до батьківського геному, за винятком мутаційних процесів. При статевому розмноженні дочірні геноми відрізняються від батьківських, так як утворенню нової генерації передує процес кросинговеру.

Нестатеве розмноження водоростей умовно можна поділити на два типи:

споруляція розмноження за допомогою спеціалізованих клітин (спор)

вегетативне (частиною талому)

Споруляція

Розмноження за допомогою спеціалізованих клітин — спор — проходить шляхом поділу протопласта клітини (спорангію) на частини з наступним виходом продуктів поділу з оболонки батьківської клітини. Спорангії найчастіше не відрізняються від звичайних вегетативних клітин, але іноді виникають як їх вирости, виконуючи лише функцію утворення спор. Спори бувають кулеподібними, еліпсоїдними, яйцеподібними, тетраедричними, покритими клітинною оболонкою або ж і без неї. Кількість спор може коливатись від однієї (наприклад, у роду Oedogonium) до кількох сотен (у зелених Chlorophyta та бурих Phaeophyta водоростей). Відповідно до здатності до активного руху спори поділяють на рухливі із джгутиками (зооспори), нерухомі з клітинними покривами (гемізооспори), апланоспори та автоспори, та малорухливі амебоїдні, що позбавлені джгутиків (моноспори, диспори та тетраспори). Синьозелені (Cyanophyta) мають два типи спор: ендоспори, що утворились всередині спорангію внаслідок дроблення його вмісту, та екзоспори, що виникають як виріст протопласту на верхівці клітин.

Вегетативне розмноження

Вегетативне розмноження у одноклітинних водоростей відбувається переважно шляхом поділу клітини навпіл. У багатоклітинних та колоніальних представників вегетативне розмноження частіше пов'язане з фрагментацією таломів та колоній відповідно. Причиною розпаду талому можуть бути різні фактори, як от: механічні (дія хвиль, течій, виїдання тваринами), відмирання частини клітин або порушення зв'язку між ними (наприклад, у Cyanophyta). Утворені таким шляхом фрагменти багатоклітинних водоростей цієї групи називаються гормогоніями.

Статеве розмноження

Статеве розмноження у водоростей напряму пов'язане із статевим процесом, який полягає у злитті двох клітин, у результаті чого утворюється зигота. Є різні типи статевого процесу. Наприклад, у найпростішому випадку статевий процес полягає у злитті двох рухомих клітин, що не мають клітинної оболонки та називається гологамією. Статевий процес у формі злиття двох безджгутикових вегетативних клітин, що мають клітинні оболонки, називають кон'югацією. Найчастіше статевий процес у водоростей полягає у злитті спеціалізованих клітин (гамет) та називається гаметогамією. У залежності від розмірів та будови гамет, розрізняють три форми гаметогамії — ізогамія (обидві гамети рухомі, однакового розміру та будови), гетерогамію (жіноча клітина більша за чоловічу, але схожа на неї за будовою, обидві рухомі) та оогамію (жіноча гамета — яйцеклітина нерухома та значно більша за рухому чоловічу гамету, що називається сперматозоїд або антерозоїд).