вопросы в пдф / вопрос 3

Вопрос№3

Бурые и красные водоросли: общая характеристика, специфика жизненных циклов, систематика, экологические особенности, значение

Отдел Красные водоросли – Rhodophycophyta

Красные водоросли (К.в.) преимущественно морские организмы. К.в. характеризу-ются красной окраской талломов, что зависит от присутствия в их клетках, помимо хло-рофилла, каротина и ксантофилла, специф., для этой группы пигментов: красного фико-эритрина и синего фикоциана.

Строение талломов довольно простое: имеются одноклеточные формы, у многих таллом в виде разветвлѐнных нитей, прикреплѐнных к субстрату с помощью подошвы или ризоидов. Большинство видов имеет псевдопаренхиматозные талломы, возникающие за счѐт переплетения боковых ветвей или одной оси, неограниченно нарастающей с помощью верхушечной клетки (одноосевое строение), или многих таких осей (многоосевое строение). Пластинчатые талломы истинно паренхиматозного строения, получающиеся в рез-те как поперечных, так и продольных делений клеток, встречаются редко (порфира).

Клетки К.в. одеты оболочкой, имеющей целлюлозную основу и содержащей значи-тельные кол-ва пектиновых в-в. У многих форм оболочки сильно инкрустированы изве-стью, иногда настолько обильно, что водоросли превращаются в живые окаменелости. Клетки у большинства К.в. одноядерны, но есть и многоядерные формы. Цитоплазма за-нимает постенное положение из-за центральной вакуоли с клеточным соком. У низших представителей хроматофор в клетке один, звѐздчатый, иногда с пиреноидом. У высших форм хроматофоры имеют вид мелких пластинок, часто располагающихся правильными рядами.

Специфика жизненных циклов Характерная особенность красных водорослей – отсутствие в цикле развития

подвижных стадий. При бесполом размножении образуются споры, лишѐнные жгутиков, при этом у одних форм они возникают в спорангии по одной, у других – по четыре и называ-ются соответственно моно- и тетраспоры. Половой процесс – оогамия, однако протекает он не совсем обычно и ведѐт к образованию ещѐ одной категории спор – карпоспор, со-единѐнных в цистокарпий. Антеридии представлены мелкими клетками, собранными гроздями на концах ветвей. В каждом антеридии формируется по одной гамете - спермацию. Оогонии называются карпогонами и представляют собой клетку сходную с кругло-донной колбой. После оплодотворения развиваются карпоспорами или непосредственно из брюшка, или в известном удалении от него, при участии ообластемных нитей и аукси-лярных клеток.

Древнейшая окаменелость, идентифицируемая как красная водоросль является также самой древней окаменелостью-эукариотом, принадлежащей к конкретному современному таксону. Bangiomorpha pubescens, окаменелость многоклеточного организма найденная в арктической Канаде, лишь немногим отличается от современной красной водоросли рода Бангия (Bangia), несмотря на то, что она была отложена в слоях 1,2 миллиардной давности Систематика

Красные водоросли, багрянки (Rhodophyta), отдел (тип) водорослей. Одноклеточные и многоклеточные формы. Характеризуются содержанием в хроматофорах (помимо хлорофилла а, каротина и ксантофилла) хлорофилла d, R-фикоэритрина (красный

пигмент) и R-фикоциана (сине-зелѐный); отсутствием подвижных жгутиковых стадий (зооспор, сперматозоидов); своеобразием полового процесса. Слоевища красных водорослей нитевидные , кустистые, пластинчатые, у некоторых расчленены на стебли и листообразные органы; у ряда красных водорослей слоевища твѐрдые в связи с отложением в них кальция (лиготамний и др.). Окраска красных водорослей варьирует от тѐмно-красной, почти чѐрной, до розовой, желтоватой и иногда сине-стальной. Запасные питательные вещества — т. н. багрянковый крахмал, а также флоридозид и

манноглицерат. Красные водоросли включают 600 родов (3750 видов) и делятся на 2 класса: Bangiophyceae (бангиевые) и

Floridophyceae (флоридеи). Бесполое размножение неподвижными спорами, образующимися в спорангиях по 1 (моноспоры) или по 4 (тетраспоры). Половой процесс — оогамия. В мужских половых органах, сперматангиях, образуются неподвижные половые клетки — спермации. Они переносятся водой к женским половым органам — карпогонам. После оплодотворения содержимое карпогона у бангиевых распадается на гаплоидные карпоспоры; у флоридей карпогон даѐт нитевидные

мнотоклеточные выросты, на концах которых образуется по 1 карпоспоре, или от карпогона отходят нити, соединяющиеся со специальными крупными (ауксилярными) клетками слоевища, куда переходят ядра (по 1 в каждую), образующиеся при делении оплодотворѐнного яйца карпогона. Ядра в ауксилярных клетках не сливаются. Эти клетки, в свою очередь, дают нитевидные выросты, несущие карпоспоры.

Красные водоросли обитают преимущественно

вморях (часто на большей глубине, чем зелѐные и бурые водоросли, что обусловлено присутствием фикоэритрина, способного, повидимому, использовать для фотосинтеза зелѐные и синие лучи, проникающие глубже других в воду), меньше в пресных водах и почве. Ископаемые красные водоросли найдены

вотложениях мелового периода. Наибольшее практическое значение имеют анфельция, гелидиум, филлофора, фурцелярия, дающие студнеобразующие вещества — агар-агар, агароид, карраген. Некоторые красные водоросли, например порфира, употребляются в пищу.

Бангиевые (Bangiophyceae), класс красных водорослей. Включает 24 рода, объединяющих 90 видов как одноклеточных, так и многоклеточных — нитевидных или пластинчатых водорослей, одноядерные клетки которых, в отличие от других красных водорослей, имеют обычно по одному звезд чатому хроматофору с

пиреноидом и не соединяются между собой порами. Одноклеточные Б. размножаются делением надвое, многоклеточные — обычно бесполым путѐм — моноспорами; лишь у некоторых бангиевых наблюдает ся половое размножение. В одних вегетативных клетках образуются в большом количестве мужские половые клетки — спермации, другие развиваются в женские половые клетки — карпогоны. Образующаяся в результате оплодотворения зигота делится (в т. ч. и редукционно — см. Мейоз) на т. н. карпоспоры (от 4 до 64). Органы полового или бесполого размножения у бангиевых развиваются на одних и тех же растениях при разной температуре окружающей среды. Моноспоры дают слоевища. Карпоспоры прорастают в микроскопические нити, и только образующиеся в них споры дают слоевища. Бангиевые встречаются повсеместно на почве, в пресных водах и моря х. Важнейший представитель бангиевых — порфира.

Флоридеи (Florideophyceae), класс красных водорослей. Слоевища многоклеточные, от микроскопических до 0,5 м высотой, из одного ряда клеток или сложного тканевого строения, нитевидные, пластинчатые или кустистые, иногда расчленены на стебель и листообразные органы; у ряда флоридей слоевища твѐрдые от отложения в них солей кальция (литотамний и др.). Клетки флоридей с хорошо выраженными

плазмодесмами. Цикл развития флоридей заключается в чередовании спорофитов и гаметофитов. Спорофиты обычно диплоидные, производят тетраспоры, иногда моно- и полиспоры. У гаметофитов после оплодотворения из карпогона, прямо или через посредство дополнительных клеток, вырастают нити, несущие карпоспоры. Около 540 родов (3700 видов). Флоридеи растут в морях, лишь несколько видов – в пресных водах, некоторые виды паразитируют на др. флоридеях. Ряд флоридей используется для производства студнеобразующих веществ и в медицинской практике.

Филлофора (Phyllophora), род красных водорослей. Слоевище пластинчатое, простое или разветвленное высотой до 50 см. Размножение карпоспорами, образующимися в результате полового процесса, тетраспорами и обрывками

слоевищ; у некоторых видов спорофиты растут на гаметофитах в виде мелких выростов. Около 15 видов, в холодных и умеренных морях, в странах бывшего СССР

– 5 видов. Используются для производства студнеобразующего вещества каррагинина.

Гелидиум (Gelidium), род красных водорослей; включает около 40 видов, обитающих в тѐплых морях. Слоевище жѐсткое, хрящеватое, часто перисто-разветвлѐнное, высотой 1—25 см. Спорофит и гаметофит сходны по строению. Спорофит даѐт тетраспоры. Гаметофит в результате полового процесса образует карпоспоры. Гелидиум используют для получения агар-агара, особенно в Японии. В странах бывшего СССР встречается в Японском и Чѐрном морях в незначительных количествах.

Отдел Бурые водоросли (Phaeophyta), тип споровых растений, включающий 240 родов (1500 видов), из которых 3 — пресноводные, остальные — морские. Слоевища от

оливково-зелѐного до темно-бурого цвета из-за присутствия в хроматофорах особого бурого пигмента фукоксантина (C40H56O6), маскирующего др. пигменты (хлорофилл а, хлорофилл с, ксантофилл и бета-каротин). Бурые водоросли разнообразны по форме и размерам (от микроскопических разветвленных нитей до 40метровых растений). У высших бурых водорослей (например, ламинариевых водорослей) наблюдаются дифференциация тканей и появление проводящих элементов. Для бурых водорослей характерны многоклеточные волоски с базальной зоной роста, отсутствующие у других водорослей. Оболочки клеток содержат целлюлозу и специфические вещества — альгин и фукоидин. Обычно в каждой клетке одно ядро.

Хроматофоры большей частью мелкие, дисковидные. У некоторых видов бурых водорослей есть пиреноиды, мало похожие на пиреноиды

др. водорослей. В клетке вокруг ядра скапливаются бесцветные пузырьки с фукозаном, обладающим многими свойствами танина. В качестве запасных продуктов в тканях бурых водорослей накапливаются маннит (многоатомный спирт) и ламинарин (полисахарид), реже масло. Размножаются бурые водоросли половым и бесполым путѐм, редко вегетативно. Обычно у бурых водорослей имеются спорофит и гаметофит; у высших (ламинариевые, десмарестиевые и др.) они строго чередуются; у циклоспоровых гаметофиты развиваются на спорофитах; у примитивных (эктокарповые, хордариевые, кутлериевые и др.) гаметофит или спорофит может выпадать из цикла развития или появляться раз в несколько поколений. Органы размножения — одногнѐздные или многогнѐздные спорангии. Многогнѐздный

Роль бурых водорослей в природе чрезвычайно велика.

Это один из основных источников органического вещества в прибрежной зоне, особенно в морях умеренных и приполярных широт; их заросли служат местом питания, укрытия и размножения многих животных. Бурые водоросли используют в пищу, на корм скоту, как удобрения, для производства альгинатов и маннита. Альгинаты - нетоксичные соединения, обладающие коллоидными свойствами, поэтому они широко используются в пищевой и фармацевтической промышленности. Альгиновая кислота и еѐ соли способны к 200-300-кратному поглощению воды, образуя гели, для которых характерна высокая кислотноустойчивость. В пищевой промышленности они используются в качестве эмульгаторов, стабилизаторов, желирующих и влагоудерживающих компонентов. В текстильной и целлюлознобумажной промышленности альгинаты используют для загущения красок и усиления прочности их связи с основой. Пропитка тканей некоторыми солями альгиновой кислоты придаѐт им водонепроницаемость, кислотоустойчивость и увеличивает механическую прочность. Ряд солей альгиновых кислот используют для получения искусственного шѐлка. В фармацевтической промышленности альгинаты используются для покрытия таблеток, пилюль, в качестве компонентных основ для различных мазей и паст, как гели-носители лекарственных препаратов. В медицине альгинат кальция используют как кровеостанавливающее средство, как сорбент, способствующий выведению радионуклидов (в том числе стронция). Маннит используют как заменитель сахара для больных диабетом. Кроме того, он может быть использован в качестве плазмозаменителя при консервации крови. Клетки многих бурых водорослей накапливают йод.