Глава 1. ЦИАНОБАКТЕРИИ (CYANOBACTERIA)

Цианобактерии вместе с бактериями объединяют в одну группу под названием доядерных организмов (надцарство Prokaryota), характеризующихся отсутствием в клетках ядра, хроматофоров, вакуолей, митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи (рис. 1.1). Распространены цианобактерии повсеместно. Большинство обитает в пресных водоемах, меньше — в морях. Многие цианобактерии развиваются вне воды, например на почве (ностоки), на скалах (глеокапса, сцитонема). Среди них широко распространен симбиоз: они представляют собой фотобионты лишайников (носток, стигонема, сцитонема, калотрикс), живут в корнях высших растений, являются внутриклеточными симбионтами некоторых жгутиковых, корненожек и др.

Цианобактерии имеют большое значение в жизни человека, как положительное (азотфиксация, съедобные), так и отрицательное (токсичные, возбудители «цветения» воды, могут вызвать массовый замор рыбы).

12

Рис. 1.1. Схематическое изображение строения прокариотической клетки цианобактерии (Cyanobacteria) под электронным микроскопом:

1 — двухслойная клеточная оболочка из муреина и пектина; 2 — внутренняя клеточная мембрана (плазмалемма);

3 — фотосинтетические ламеллы; 4 — ядерное вещество (хроматин); 5 — цианофициновые зерна; 6 — разнообразные включения (зерна запасных питательных веществ, полифосфатные тельца и др.); 7 — рибосомы; 8 — слизистый чехол.

13

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 (4 часа)

Цианобактерии (Cyanobacteria)

Цель работы — изучить многообразие цианобактерий, их строение и размножение.

Задачи:

1.Научиться работать с микроскопом.

2.Познакомиться с многообразием цианобактерий на примере представителей разных классов отдела Cyanobacteria (Cyanophyta), обитающих

впресноводных экосистемах.

3.Определить типы талломов водорослей: коккоидный, пальмеллоидный, колониальный, многоклеточный нитчатый.

4.Изучить строение клетки цианобактерий.

5.Определить особенности размножения.

6.Выявить принципы классификации цианобактерий: деление на классы и порядки.

Обеспечивающие средства: микроскопы, предметные и покровные стекла, пипетки, живые и фиксированные пробы (Microcystis — микроцистис,

Gloeocapsa — глеокапса, Oscillatoria — осциллатория, Nostoc — носток, Anabaena — анабена, Gloeotrichia — глеотрихия, Rivularia — ривулярия).

Общие теоретические сведения

Среди цианобактерий встречаются одноклеточные, колониальные, многоклеточные нитчатые организмы, погруженные в слизь или слизистый чехол (рис. 1.2). Клеточная стенка состоит из пектина и муреина. На том основании, что цианобактерии — это фотосинтезирующие организмы, выделяющие кислород и эволюционировавшие в водной среде, их также объединяют и в одну группу с водорослями, называя сине-зелеными водорослями из-за их окраски (сине-зеленой, оливковой, зеленой). Она обусловлена различными пигментами (всего около 30): фикоцианом (синий цвет), хлорофиллом a (зеленый), каротиноидами (коричневый, оранжевый), фикоэритринами (красный), находящимися в тилакоидах. Тилакоиды

14

располагаются в периферической части цитоплазмы — хроматоплазме. Многие из них, живя в водоемах, загрязненных гниющими остатками, питаются миксотрофно, т. е. наряду с фотосинтезом способны поглощать готовые органические вещества. В центральной части клетки (центроплазме) находится нуклеоид (хроматиновые элементы). Продуктами ассимиляции являются гликоген, волютин, белок цианофицин. В клетках часто встречаются газовые вакуоли, заполненные азотом, служащие приспособлением к уменьшению удельного веса. У некоторых нитчатых водорослей есть гетероцисты, которые отвечают за фиксацию атмосферного азота. Размножение вегетативное и бесполое. Половое размножение отсутствует. Вегетативное размножение осуществляется путем митотического деления одноклеточных особей надвое (бинарное деление), многократного дробления, а также специализированными участками таллома и клетками (гормогониями, гонидиями, кокками, планококками). Бесполое размножение — с помощью спор.

Вотдел цианобактерии входит три класса: хроококковые, хамесифоновые

игормогониевые.

Класс хроококковые (Chroococcophyceae) включает одноклеточные и колониальные водоросли пальмеллоидной структуры, гетероцист не имеют, размножаются простым делением пополам, спор и гормогоний не образуют. Хамесифоновые (Chamaesiphonophyceae) — это эпифитные одноклеточные или нитчатые водоросли, сложенные из изолированных толстостенных клеток. Гормогониевые (Hormogoniophyceae) — колониальные и нитчатые водоросли, которые образуют гетероцисты, размножаются спорами и гормогониями. Класс гормогониевые включает три порядка осциллаториевые, ностоковые и стигонемовые. В программу курса включено изучение представителей двух порядков. Порядок осциллаториевые (Oscillatoriales) объединяет нитчатые водоросли, не образующие гетероцист, размножающиеся гормогониями, и ностоковые (Nostocales) — нитчатые и колониальные, формирующие гетероцисты и размножающиеся гормогониями и спорами, образующимися в акинетах.

Задание:

Рассмотреть и зарисовать внешний вид нескольких представителей:

Microcystis (микроцистис), Gloeocapsa (глеокапса), Oscillatoria (осциллатория), Nostoc (носток), Anabaena (анабена), Gloeotrichia (глеотрихия), Rivularia

(ривулярия) (рис.1.2).

15