§ 4. Многообразие водорослей

Наиболее многочисленный отдел водорослей (до 20 тыс. видов), основным фотосинтетическим пигментом которых является хлорофилл, придающий им зелёную окраску.

• 1. Одноклеточные формы — хламидомонада (подвижная грушевидная клетка с двумя жгутиками, светочувствительным глазком и чашевидным хроматофором) и хлорелла (шаровидная неподвижная клетка без жгутиков).
• 2. Многоклеточные формы — нитчатые водоросли (улотрикс с хроматофором в виде незамкнутого кольца, спирогира со спирально закрученным хроматофором) и пластинчатые формы (морская водоросль ульва, или морской салат).
• 3. Харовые водоросли — сложно устроенные пресноводные водоросли (например, нителла), внешне напоминающие хвощи и прикрепляющиеся к грунту с помощью ризоидов; считаются предковой ветвью высших растений.

Группа исключительно многоклеточных (преимущественно морских) водорослей, насчитывающая около 1500 видов, слоевища которых имеют желтовато-бурую окраску за счёт сочетания хлорофилла с особыми бурыми и жёлтыми пигментами.

• 1. Размеры и морфология — слоевища бывают нитевидными, кустообразными и пластинчатыми; их длина варьирует от микроскопических до десятков метров (гигантская ламинария достигает 60 м).
• 2. Способ прикрепления — крепятся к каменистому дну ризоидами либо дисковидно разросшимся основанием слоевища (ламинария, цистозейра).
• 3. Ареал — широко распространены в холодных дальневосточных и северных морях, а также в Черном море (цистозейра).

Древнейшая группа преимущественно морских многоклеточных водорослей (около 4 тыс. видов), клетки которых содержат хлорофилл, а также красные и синие пигменты.

• 1. Светоулавливание на глубине — особые красные пигменты способны поглощать мельчайшие доли солнечного спектра, проникающие сквозь толщу воды, что позволяет багрянкам селиться на рекордных глубинах от 100 до 200–269 метров.
• 2. Морфологическое разнообразие — слоевища бывают пластинчатыми, кружевными, цилиндрическими, нитевидными и кораллоподобными (филлофора, порфира).
• 3. Окраска — варьирует от ярко-красной и малиновой до жёлтой и голубовато-зелёной в зависимости от соотношения пигментов.

Бесцветные ветвистые нитевидные выросты слоевища, служащие водорослям исключительно для механического прикрепления к каменистому грунту или субстрату.

• 1. Отличие от корней — не имеют специализированных тканей, сосудисто-проводящих пучков и корневых чехликов; минеральные соли и воду водоросли поглощают всей поверхностью таллома, а не через ризоиды.
• 2. Встречаемость — характерны для харовых, бурых и некоторых красных водорослей.

Крупная специализированная органелла (пластида) клеток водорослей, несущая хлорофилл и маскирующие пигменты и обеспечивающая процесс фотосинтеза.

• 1. Форма — у хламидомонады имеет форму чаши, у улотрикса — незамкнутого кольца (пояска), у спирогиры — спирально закрученных лент.
• 2. Функция — фотосинтетическое образование органических веществ из углекислого газа и воды на свету.

Студенистое гелеобразующее органическое вещество, добываемое путём экстракции из некоторых видов морских красных водорослей (багрянок).

• 1. Свойства — в растворе с горячей водой образует плотный желеобразный студень, устойчивый к внешним воздействиям.
• 2. Применение — незаменим в пищевой промышленности (производство мармелада, суфле, пастилы, зефира), хлебопечении, текстильном производстве, а также в микробиологии для приготовления питательных сред.

Зелёные одноклеточные водоросли широко распространены в солёной и пресной воде (лужах, прудах, канавах), а также вне водоёмов: на влажной почве, коре деревьев, сырых камнях, затенённых поверхностях зданий. Хламидомонада представляет собой микроскопическую грушевидную клетку, покрытую прозрачной пектиновой оболочкой. На переднем заострённом конце расположены два подвижных жгутика, с помощью которых клетка перемещается в воде. Под оболочкой находятся цитоплазма, крупное клеточное ядро, светочувствительный глазок (стигма ярко-красного цвета), две маленькие пульсирующие вакуоли (выводящие излишки воды) и крупная чашевидная пластида — хроматофор, содержащий хлорофилл.

Зелёные многоклеточные водоросли обитают как в пресных проточных и стоячих водоёмах (ручьях, реках, озёрах), так и в морях и океанах. Их тело представлено нерасчленённым на органы слоевищем (талломом), которое имеет форму нитей либо плоских листовидных пластинок:

• Улотрикс — обитает в проточных водоёмах, состоит из неветвящихся шелковистых нитей, сложенных рядом коротких клеток с ядром и хроматофором в виде незамкнутого кольца;
• Спирогира — образует скользкие ярко-зелёные комки в стоячих водах, состоит из длинных цилиндрических клеток, покрытых слизью, со спирально закрученными лентовидными хроматофорами;
• Ульва (морской салат) — морская водоросль с крупным пластинчатым слоевищем длиной более 30 см и толщиной всего в два клеточных слоя.

Ризоиды — это бесцветные ветвистые нитевидные образования или выросты таллома, с помощью которых водоросль механически закрепляется на подводных камнях, рифах или грунте. Их нельзя называть корнями, потому что они лишены дифференцированных тканей (проводящих сосудов, покровной коры), не имеют зоны всасывания и корневого чехлика, и не служат специализированными органами для поглощения почвенных растворов — вода и минеральные вещества всасываются водорослью всей поверхностью её тела.

Красные водоросли (багрянки) обитают преимущественно в морских водах по всему миру, заселяя как прибрежные участки, так и огромные глубины до 100–200 м (и даже до 269 м), где улавливают слабый свет благодаря красным и синим пигментам. Лишь единичные виды живут в пресных водах. Слоевища багрянок в подавляющем большинстве многоклеточные, отличаются причудливыми формами: кружевные ветвистые, пластинчатые, цилиндрические, нитевидные и кораллоподобные (например, филлофора и порфира). Размеры их варьируют от микроскопических до метра в длину.

Бурые водоросли — это исключительно многоклеточные морские организмы (около 1500 видов), широко распространённые в холодных и умеренных морях (Северный Ледовитый океан, Дальний Восток, Белое, Баренцево моря) и умеренно тёплых широтах (Черное море). Их слоевища имеют желтовато-бурый оттенок из-за обилия фукоксантина и бурых пигментов, бывают кустообразными, лентовидными, пластинчатыми и достигают гигантских размеров (ламинария, цистозейра). К грунту бурые водоросли надежно прикрепляются мощными ризоидами либо плотно разросшимся дисковидным подошвенным основанием.

Водоросли имеют планетарное экологическое значение:

• Являются главными первичными продуцентами органики: ежегодно синтезируют в океане свыше 550 млрд тонн биомассы (около 25% всех органических веществ Земли), составляя основу трофических цепей водных экосистем;
• Служат глобальным источником кислорода, насыщая им водную толщу и атмосферу, и поглощают огромные объёмы растворённого углекислого газа;
• Участвуют в формировании осадочных горных пород (диатомиты, горючие сланцы, известняки);
• Почвенные водоросли участвуют в выветривании минералов и первичном почвообразовании.

Человек многогранно использует водоросли в хозяйстве:

• В пищевой промышленности — употребляет в пищу (морская капуста ламинария, ульва, порфира) и добывает агар-агар для кондитерских изделий;
• В сельском хозяйстве — использует как кормовую добавку скоту и ценное минерально-органическое удобрение;
• В химической и фармацевтической индустрии — производит йод, соли калия, спирт, органические кислоты, целлюлозу, противовирусные препараты и сорбенты для выведения токсинов и радионуклидов;
• В экологии — одноклеточные водоросли (хлорелла, хламидомонада) используют на станциях биологической доочистки сточных вод.

Водоросли представляют собой исключительно ценный пищевой продукт, богатый легкоусвояемыми углеводами, белками, микроэлементами и витаминами (A, B, C, D). Особую ценность представляет высокое содержание органического йода, необходимого для нормальной работы щитовидной железы человека, а также полиненасыщенных жирных кислот и железа. Такие водоросли, как ламинария (морская капуста) и порфира, служат основой сотен традиционных национальных блюд и диетических продуктов.

Основными причинами массовой гибели водорослей служат антропогенное загрязнение и нарушение экологического равновесия водоёмов:

• Поступление промышленных токсичных химических отходов, тяжелых металлов, пестицидов и нефтепродуктов;
• Бытовое загрязнение неочищенными канализационными стоками;
• Следствие гипертрофированного сезонного «цветения» воды: избыточно размножившиеся водоросли исчерпывают питательные ресурсы, массово отмирают и загнивают, вызывая острый дефицит кислорода (замор) и вторичное отравление всей водной экосистемы.