Понятие «водоросли» в научном отношении неопределенно. Слово «водоросли» буквально означает лишь то, что это растения, живущие в воде, однако не все растения в водоемах можно с научной точки зрения назвать водорослями, такие растения, как тростник, камыш, рогоз, кувшинки, кубышки, мелкие зеленые пластинки ряски и др., являются семенными (или цветковыми) растениями. К этим растениям научный термин «водоросли» неприменим, их называют водяными растениями

Понятие «водоросли» – не систематическое, а биологическое. Водоросли (Algae ) – это сборная группа организмов, основная часть которых, согласно современным представлениям, входит в царство Растений (Plantae ), в котором она составляет два подцарства: багрянки, или красные водоросли – Rhodobionta и настоящие водоросли – Phycobionta (в третье подцарство царства Растений входят высшие (зародышевые или листостебельные) растения – Embryobionta ). Остальные организмы, относимые к водорослям, сейчас уже не считаются растениями: синезеленые и прохлорофитовые водоросли часто считают самостоятельной группой или относят к бактериям, а эвгленовые водоросли иногда относят к подцарству животных – простейшим. Различные группы водорослей возникли в разное время и, по-видимому, от разных предков, но в результате эволюции в сходных условиях обитания приобрели много сходных черт.

У организмов, объединяемых в группу водорослей, есть ряд общих признаков. В морфологическом отношении для водорослей наиболее существенным признаком является отсутствие многоклеточных органов – корня, листьев, стебля, типичных для высших растений. Такое нерасчлененное на органы тело водорослей носит название слоевище, или таллом.

У водорослей более простое (по сравнению с высшими растениями) анатомическое строение – нет проводящей (сосудистой) системы, поэтому водоросли, относимые к растениям, являются бессосудистыми растениями. Водоросли никогда не образуют цветков и семян, а размножаются вегетативно или спорами.

В клетках водорослей содержится хлорофилл, благодаря которому они способны ассимилировать на свету углекислый газ (т.е. питаться при помощи фотосинтеза), это преимущественно обитатели водной среды, но многие приспособились к жизни в почве и на ее поверхности, на скалах, на стволах деревьев и в других биотопах.

Организмы, относимые к водорослям чрезвычайно разнородны. Водоросли принадлежат как к прокариотам (доядерным организмам), так и к эукариотам (истинно ядерным организмам). Тело водорослей может быть всех четырех степеней сложности, вообще известных для организмов: одноклеточным, колониальным, многоклеточным и неклеточным, размеры их колеблются в очень широких пределах: мельчайшие соизмеримы с бактериальными клетками (не превышают 1 мкм в диаметре), а наиболее крупные морские бурые водоросли достигают 30–45 м в длину.

Водоросли разделяются на большое количество отделов и классов и разделение их на систематические группы (таксоны) производится по биохимическим особенностям (набор пигментов, состав клеточной оболочки, тип запасных веществ), а также по субмикроскопическому строению. Однако для современной систематики водорослей характерно множество разнообразных систем. Даже на самых высоких таксономических уровнях (надцарства, подцарства, отделы и классы) систематики не могут прийти к единому мнению.

По одной из современных систем, водоросли делятся на 12 отделов: синезеленые, прохлорофитовые, красные, золотистые, диатомовые, криптофитовые, динофитовые, бурые, желтозеленые, эвгленовые, зеленые, харовые. Всего известно около 30 тысяч видов водорослей.

Наука о водорослях называется альгология или фикология, ее рассматривают как самостоятельный раздел ботаники . Водоросли являются объектами для решения вопросов, относящихся к другим наукам (биохимии , биофизики , генетики и др.) Данные альгологии учитывают при разработке общебиологических проблем и хозяйственных задач. Развитие прикладной альгологии идет в трех основных направлениях: 1) использование водорослей в медицине и в различных областях хозяйства; 2) для решения природоохранных вопросов; 3) накопление данных о водорослях для решения задач других отраслей.

Строение водорослей.

Основной структурной единицей тела водорослей, представленных одноклеточными и многоклеточными формами, является клетка. Существуют различные типы клеток водорослей, их разделяют по форме (шаровидные, цилиндрические и т. д.), функциям (половые, вегетативные, способные и не способные к фотосинтезу и др.), расположению и пр. Но наиболее принципиальной в наши дни считается классификация клеток по особенностям их тонкого строения, обнаруживаемого с помощью электронного микроскопа. С этой точки зрения различают клетки, содержащие типичные ядра, (т.е. ядра, окруженные ядерными оболочками, мембранами), и клетки, не имеющие типичных ядер. Первый случай – эукариотическое строение клетки, втором – о прокариотическое. Прокариотическое строение клетки имеют синезеленые и прохлорофитовые водоросли, эукариотическое – представители всех других отделов водорослей.

Вегетативное тело водорослей (слоевище) отличается морфологическим разнообразием, водоросли могут быть одноклеточными, колониальными, многоклеточными и неклеточными. Размеры их в пределах каждых из этих форм колеблются в широких пределах – от микроскопических до очень крупных.

Особенность одноклеточных форм водорослей определяется тем, что их организм состоит из одной клетки, поэтому в ее строении и физиологии сочетаются клеточные и организменные черты. Это автономная система, способная расти и самовоспроизводиться, мелкая, не видимая простым глазом одноклеточная водоросль является своеобразной фабрикой, которая добывает сырье (поглощая из окружающей среды растворы минеральных солей и углекислоты), перерабатывает и производит такие ценные соединения, как белки, углеводы и жиры. Кроме того, важными продуктами ее жизнедеятельности является кислород и углекислый газ и, таким образом, она активно участвует в круговороте веществ в природе. Одноклеточные водоросли иногда образуют временные или постоянные скопления (колонии).

Многоклеточные формы возникли после того, как клетка проделала длительный и сложный путь развития как самостоятельный организм. Переход от одноклеточного к многоклеточному состоянию сопровождался потерей индивидуальности и связанными с этим изменениями в структуре и функциях клетки. Внутри талломов многоклеточных водорослей складываются качественно иные отношения, чем между клетками одноклеточных водорослей. С возникновением многоклеточности появилась дифференциация и специализация клеток в талломе. С эволюционной позиции это следует рассматривать как первый шаг на пути становления тканей и органов.

Уникальную группу составляют сифоновые водоросли: у них талломы не поделены на клетки, однако и у них в цикле развития есть одноклеточные стадии.

Окраска водорослей многообразна (зеленая, розовая, красная, оранжевая, почти черная, фиолетовая, голубая и др), обусловлено это тем, что одни водоросли содержат только хлорофилл, а другие – еще ряд пигментов, окрашивающих их в различные цвета.

Водоросли (а точнее, синезеленые водоросли, или цианобактерии) были первыми организмами на Земле, у которых в процессе эволюции появилась способность к фотосинтезу, процессу образования органических веществ под воздействием света. Как источник углерода при фотосинтезе используется углекислый газ (CO 2), в качестве источника водорода – вода (H 2 O), а в результате выделяется свободный кислород.

Тип питания с помощью фотосинтеза, при котором организм, используя энергию фотосинтеза, синтезирует все необходимые органические вещества из неорганических, стал одним из основных способов питания водорослей и других зеленых растений. Однако многие водоросли могут при определенных условиях достаточно легко переключаться с фотосинтезного способа питания на ассимиляцию различных органических соединений, при этом организм использует для питания готовые органические вещества, или сочетает этот способ питания с фотосинтезом.

Помимо использования органических соединений как источника углерода, водоросли могут переключаться с ассимиляции неорганического нитратного азота на усвоение азота из органических соединений, некоторые синезеленые водоросли могут вообще обходиться без связанных форм азота и фиксировать свободный азот из атмосферы как азотофиксирующие организмы.

Многообразие способов питания водорослей позволяют им иметь широкие ареалы и занимать разнообразные экологические ниши.

Воспроизведение себе подобных у водорослей совершается посредством вегетативного, бесполого и полового размножения .

Происхождение водорослей.

Вопрос о происхождении и эволюции водорослей очень сложен из-за разнообразия этих растений, особенно их субмикроскопического строения и биохимических признаков, кроме того, большинство водорослей в ископаемом состоянии не сохранилось и нет связующих звеньев между современными отделами растений в виде организмов промежуточного строения.

Проще всего решается вопрос о происхождении прокариотических (доядерных) водорослей – синезеленых, имеющих много общих признаков с фотосинтезирующими бактериями. Вероятнее всего, синезеленые водоросли произошли от организмов, близких к пурпурным бактериям и содержащих хлорофилл ().

О происхождении эукариотических (ядерных) водорослей сейчас нет единой точки зрения. Есть две группы теорий, исходящих или из симбиотического, или из несимбиотического их происхождения, однако против каждой из этих теорий есть свои возражения.

По теории симбиогенеза, хлоропласты и митохондрии клеток эукариотических организмов некогда были самостоятельными организмами: хлоропласты – прокариотическими водорослями, митохондрии – аэробными бактериями (). В результате захвата амебоидными эукариотическими организмами аэробных бактерий и прокариотических водорослей возникли предки современных групп эукариотических водорослей. Некоторые исследователи приписывают симбиотическое происхождение также хромосомам и жгутикам.

По теории несимбиотического происхождения эукариотические водоросли возникли от предка, общего с синезелеными водорослями, имеющего хлорофилл и фотосинтез с выделением кислорода, в этом случае современные фотосинтезирующие прокариоты (синезеленые водоросли) – это боковая, тупиковая ветвь растительной эволюции.

Основные факторы, влияющие на развитие водорослей.

Основными факторами, влияющими на развитие водорослей, являются свет, температура, наличие воды, источников углерода, минеральных и органических веществ. Водоросли широко распространены по всему земному шару, их можно встретить в воде, в почве и на ее поверхности, на коре деревьев, стенах деревянных и каменных построек и даже в таких негостеприимных местах, как пустыни и ледники.

Факторы, влияющие на развитие водорослей, подразделяют на абиотические, не связанные с деятельностью живых организмов, и биотические, обусловленные этой деятельностью. Многие факторы, особенно абиотические, являются лимитирующими, т.е. они способны ограничивать развитие водорослей. Жизнь всех организмов, в том числе и водорослей, зависит от содержания в среде обитания необходимых веществ, значения физических факторов, а также диапазона устойчивости самих организмов относительно изменений условий среды. Уровень, при котором конкретный фактор может выступать как лимитирующий, для разных видов водорослей различен. В водных экосистемах к лимитирующим факторам относятся температура, прозрачность, наличие течения, концентрация кислорода, углекислого газа, солей и биогенных веществ. В наземных местообитаниях основными лимитирующими факторами являются климатические: температура, влажность, свет и т.д., а также состав и строение субстрата. Эти две группы факторов вместе с популяционными взаимодействиями определяют характер наземных сообществ и экосистем.

Для большинства водорослей вода – постоянная среда обитания, однако многие их виды могут жить и вне воды. Среди растений, обитающих на суше, по устойчивости к высыханию выделяют пойкилогидрические, не способные поддерживать постоянное содержание воды в тканях, и гомойгидрические, способные поддерживать постоянную гидратацию тканей. У пойкилогидрических водорослей (синезеленые и некоторые зеленые водоросли) клетки при высыхании сжимаются без необратимого изменения ультраструктуры и, следовательно, не теряют жизнеспособности, при увлажнении у них восстанавливается нормальный обмен веществ. Минимальная влажность, при которой возможна нормальная деятельность таких растений, различна. Клетки гомойгидрических водорослей при высыхании погибают, поэтому такие растения, как правило, обитают при постоянно избыточной увлажненности. К гомойгидрическим водорослям относятся, например, некоторые виды зеленых и желтозеленых водорослей.

Соленость и минеральный состав воды – это важнейшие лимитирующие факторы, влияющие на распределение водорослей.

Водоросли обитают в водоемах самой различной солености: от пресных водоемов, минерализация которых не превышает обычно 0,5 г/л, до крайне засоленных (гипергалинных) водоемов, концентрация солей которых находится в пределах от 40 до 347 г/л. Несмотря на то, что в целом водорослям свойственна такая широкая амплитуда солеустойчивости, конкретные виды в большинстве своем стеногалинные , т.е. способны обитать лишь при определенном значении солености. Эвригалинных видов водорослей, способных существовать при разной солености, сравнительно немного.

Кислотность воды также является лимитирующим фактором. Устойчивость разных таксонов водорослей к изменениям кислотности (рН) столь же различна, как и к изменениям солености. Некоторые виды водорослей живут только в щелочных водах, при высоком значении рН, другие обитают в кислых водах, при низком рН.

Наличие в среде макро- и микроэлементов, являющихся необходимыми компонентами тела водорослей, имеет решающее значение для интенсивности их развития.

Элементы и их соединения, относящиеся к макроэлементам, требуются организмам в сравнительно больших количествах. Наиболее важны азот и фосфор, почти столь же необходимы калий, кальций, сера и магний.

Микроэлементы необходимы растениям в крайне малых количествах, но они имеют огромное значение для их жизни, поскольку входят в состав многих жизненно-важных ферментов. Микроэлементы нередко выступают как лимитирующие факторы. К ним относятся 10 элементов: железо, марганец, цинк, медь, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт.

Водоросли разных отделов имеют неодинаковые потребности в макро- и микроэлементах. Например, для нормального развития диатомовых водорослей требуется довольно значительное количество кремния, который используется для постройки их панциря. При недостатке кремния панцири диатомовых истончаются.

Почти во всех пресноводных и морских экосистемах лимитирующим фактором является концентрация в воде нитратов и фосфатов. В пресных водоемах с низким содержанием карбонатов к лимитирующим факторам могут быть причислены концентрации солей кальция и некоторых других.

Свет необходим водорослям как источник энергии фотохимических реакций и как регулятор развития. Его избыток, также как и недостаток, может быть причиной серьезных нарушений развития водорослей. Поэтому свет тоже является лимитирующим фактором при слишком большой или слишком маленькой освещенности.

Распределение водорослей в толще воды в значительной степени определяется наличием света, необходимого для нормального фотосинтеза. Слой воды выше границы обитания фотоавтотрофных организмов называется эвфотической зоной . В море граница эвфотической зоны обычно находится на глубине 60 м, изредка опускаясь до глубины 120 м, а в прозрачных водах океана – приблизительно до 140 м. В озерных, значительно менее прозрачных водах, граница этой зоны обычно проходит на глубине 10–15 м, а в наиболее прозрачных гляциальных и карстовых озерах – на глубине 20–30 м.

Оптимальные значения освещенности для разных видов водорослей варьируются в широких пределах. По отношению к свету выделяют гелиофильные и гелиофобные водоросли. Гелиофильные (светолюбивые) водоросли для нормальной жизнедеятельности нуждаются в значительном количестве света. К ним относится большинство синезеленых и значительное количество зеленых водорослей, обильно развивающихся в летнее время в поверхностных слоях воды. Гелиофобные (избегающие яркого света) водоросли приспособлены к условиям низкой освещенности. Например, большинство диатомовых водорослей избегает ярко освещенного поверхностного слоя воды и в малопрозрачных водах озер интенсивно развивается на глубине 2–3 м, а в прозрачных водах морей – на глубине 10–15 м.

У водорослей разных отделов в зависимости от состава особых светочувствительных пигментов, максимальная активность фотосинтеза наблюдается при разной длине световых волн. В наземных условиях частотные характеристики света довольно постоянны, поэтому постоянна и интенсивность фотосинтеза. При прохождении через воду свет красной и синей области спектра поглощается, и на глубину проникает зеленоватый свет, слабо воспринимаемый хлорофиллом. Поэтому там выживают в основном красные и бурые водоросли, имеющие дополнительные фотосинтезирующие пигменты, способные использовать энергию зеленого света. Отсюда становится понятным огромное влияние света на вертикальное распределение водорослей в морях и океанах: в приповерхностных слоях, как правило, преобладают зеленые водоросли, глубже – бурые, и на наиболее глубоководных участках – красные. Однако подобная закономерность не является абсолютной. Многие водоросли способны существовать в условиях крайне низкой, не свойственной им освещенности, а иногда и в полной темноте. При этом у них могут происходить определенные изменения в пигментном составе или в способе питания. Так, представители многих отделов водорослей способны при отсутствии света и избытке органических веществ переходить к питанию органическими соединениями мертвых тел или экскрементов животных.

Для водорослей, обитающих в водных биотопах, движение воды играет огромную роль. Движение водных масс обеспечивает приток питательных веществ и удаление продуктов жизнедеятельности водорослей. В любых континентальных и морских водоемах существует относительное движение водных масс, поэтому почти все водоросли водоемов – обитатели текучих вод. Исключение составляют лишь водоросли, развивающиеся в особо крайних условиях (в пустотах скал, толще льда и пр.).

Водорослям свойственны очень широкие диапазоны температурной устойчивости. Некоторые их виды способны существовать как в горячих источниках, температура которых близка к температуре кипения воды, так и на поверхности льда и снега, где температуры колеблются около 0° С.

По отношению к температуре среди водорослей выделяют: эвритермные виды , существующие в широком температурном диапазоне (например, зеленые водоросли из порядка Oedogoniales, стерильные нити которых можно найти в мелких водоемах с ранней весны до поздней осени), и стенотермные , приспособленные к очень узким, иногда экстремальным температурным зонам. К стенотермным относятся, например, криофильные (холодолюбивые) водоросли, растущие только при температуре, близкой к 0° С и термофильные (теплолюбивые) водоросли, не способные существовать при температурах ниже 30° С.

Температура определяет географическое распространение водорослей, развивающихся в водной среде. В целом, за исключением широко распространенных эвритермных видов, в распространении водорослей наблюдается географическая зональность: конкретные таксоны морских планктонных и бентосных водорослей приурочены к определенным географическим поясам. Так, крупные бурые водоросли (Macrocystis) доминируют в северных морях. По мере продвижения к югу все более заметную роль начинают играть красные водоросли, а бурые отходят на второй план. В фитопланктоне тропических вод чрезвычайно богато представлены динофитовые и золотистые водоросли. В северных морях в фитопланктоне господствуют диатомовые водоросли. Температура оказывает влияние и на вертикальное распределение планктонных и бентосных водорослей. Здесь она воздействует в основном косвенным образом, ускоряя или замедляя темпы роста отдельных видов, что приводит к их вытеснению другими видами, растущими более интенсивно в данном температурном режиме.

Водоросли, входя в состав экосистем, связаны с остальными их компонентами множественными связями. Претерпеваемые водорослями прямые и косвенные воздействия, обусловленные жизнедеятельностью других организмов, относят к биотическим факторам.

В большинстве случаев в экосистеме водоросли выступают как продуценты органического вещества. Поэтому важнейшим фактором, ограничивающим развитие водорослей в конкретной экосистеме, является наличие животных, существующих за счет поедания водорослей.

Различные виды водорослей способны оказывать воздействие друг на друга, путем выделения химических веществ во внешнюю среду (такое взаимодействие растений называется аллелопатией ). Иногда это является препятствием для их совместного существования.

У некоторых видов водорослей могут складываться конкурентные отношения друг с другом за места обитания.

Человек оказывает значительное воздействие на природные экосистемы, что делает антропогенный фактор весьма существенным для развития водорослей. Прокладывая каналы и сооружая водохранилища, человек создает новые местообитания для водных организмов, нередко принципиально отличающиеся от водоемов данного региона по гидрологическому и тепловому режиму. Сбросы сточных вод нередко приводят к обеднению видового состава и гибели водорослей или к массовому развитию отдельных видов. Первое происходит при сбросе токсичных вод, второе – при обогащении водоема биогенными веществами (особенно соединениями азота и фосфора). Следствием неумеренного сброса биогенных веществ в водоем может быть его эвтрофикация, которая приводит к бурному развитию водорослей («цветение воды»), дефициту кислорода, замору рыб и других водных животных. На водоросли, особенно аэрофитные и почвенные, могут оказывать влияние и атмосферные выбросы токсичных промышленных отходов. Очень часто последствия вмешательства человека в жизнь экосистем имеют необратимый характер.

Экологические группы водорослей.

Водоросли распространены по всему земному шару и встречаются в различных водных, наземных и почвенных биотопах. Известны разнообразные экологические группы этих организмов: 1) планктонные водоросли; 2) нейстонные водоросли; 3) бентосные водоросли; 4) наземные водоросли; 5) почвенные водоросли; 6) водоросли горячих источников; 7) водоросли снега и льда; 8) водоросли соленых водоемов; 9) водоросли, существующие в известковом субстрате.

Водоросли водных местообитаний.

Планктонные водоросли.

Планктон – это совокупность организмов, населяющих толщу воды континентальных и морских водоемов и не способных противостоять переносу течениями (т.е. как бы парящих в воде). В состав планктона входят фито-, бактерио- и зоопланктон.

Фитопланктоном называют совокупность свободноплавающих в толще воды мелких, преимущественно микроскопических растений, основную массу которых составляют водоросли. Фитопланктон населяет только эвфотическую зону водоемов (поверхностный слой воды с достаточной для фотосинтеза освещенностью).

Планктонные водоросли обитают в самых разнообразных водоемах – от маленькой лужи до океана. Их нет лишь в водоемах с резко аномальным режимом, в том числе в термальных (при температуре воды выше +80° С и заморных (зараженных сероводородом) водоемах, в чистых приледниковых водах, не содержащих минеральных питательных веществ, а также в пещерных озерах. Суммарная биомасса фитопланктона невелика по сравнению с биомассой зоопланктона (соответственно 1,5 и более 20 млрд. т), но из-за быстрого размножения его продукция в Мировом Океане составляет около 550 млрд. тонн в год, что почти в 10 раз больше суммарной продукции всего животного населения океана.

Фитопланктон – основной продуцент органического вещества в водоемах, за счет которого существуют водные гетеротрофные животные и некоторые бактерии. Фитопланктон является начальным звеном большинства пищевых цепей в водоеме: им питаются мелкие планктонные животные, которыми питаются более крупные. Поэтому в районах наибольшего развития фитопланктона обильны зоопланктон и нектон.

Состав и экология отдельных представителей водорослевого фитопланктона в разных водоемах чрезвычайно разнообразны. Общее число видов фитопланктона во всех морских и внутренних водоемах достигает 3000.

Обилие и видовой состав фитопланктона зависит от комплекса рассмотренных выше факторов. В связи с этим видовой состав планктонных водорослей в разных водоемах (и даже в одном и том же водоеме, но в разное время года) не одинаков. Он зависит от физического и химического режима в водоеме. В каждый сезон года преобладающее развитие получает одна из групп водорослей (диатомовые, синезеленые, золотистые, эвгленовые, зеленые и некоторые другие), причем нередко господствует всего один вид той или иной группы. Особенно это выражено в пресноводных водоемах.

Во внутренних водоемах существует гораздо большее разнообразие экологических условий по сравнению с морскими водоемами, что определяет и значительно большее разнообразие видового состава и экологических комплексов пресноводного фитопланктона по сравнению с морским. Одной из существенных особенностей пресноводного фитопланктона является обилие в нем временно планктонных водорослей. Ряд видов, которые принято считать типично планктонными, в прудах и озерах имеют донную или перифитонную (прикрепление к какому-либо предмету) фазу в своем развитии.

Морской фитопланктон состоит в основном из диатомовых и динофитовых водорослей. Хотя морская среда на значительных пространствах относительно однородна, в распределении морского фитопланктона однородности не наблюдается. Различия по видовому составу и численности нередко выражены даже на сравнительно небольших акваториях морских вод, но особенно четко они отражаются в крупномасштабной географической зональности распределения. Здесь проявляется действие основных факторов среды: солености воды, температуры, освещенности и содержания питательных веществ.

Планктонные водоросли обычно имеют специальные приспособления к обитанию в толщи воды во взвешенном состоянии. У одних видов это разного рода выросты и придатки тела – шипы, щетинки, роговые отростки, перепонки, парашюты; другие образуют полые или плоские колонии и обильно выделяют слизь; третьи накапливают в своем теле вещества, удельный вес которых меньше удельного веса воды (капли жира у диатомовых и некоторых зеленых водорослей, газовые вакуоли у синезеленых). Эти образования гораздо сильнее развиты у морских фитопланктеров, чем у пресноводных. Еще одним из таких приспособлений являются мелкие размеры тела планктонных водорослей.

Нейстонные водоросли.

Совокупность морских и пресноводных организмов, обитающих у поверхностной пленки воды, прикрепляющихся к ней или передвигающихся по ней называется нейстоном. Нейстонные организмы обитают как в мелких водоемах (прудах, заполненных водой ямах, небольших заливах озер), так и в крупных, в том числе в морях. В отдельных случаях они развиваются в таком количестве, что покрывают воду сплошной пленкой.

В состав нейстона входят одноклеточные водоросли, входящие в состав разных систематических групп (золотистые, эвгленовые, зеленые, отдельные виды желтозеленых и диатомовых). Некоторые нейстонные водоросли имеют характерные приспособления для существования у поверхности воды (например, слизистые или чешуйчатые парашюты, удерживающие их на поверхностной пленке).

Бентосные водоросли.

К числу бентосных (донных) водорослей относятся водоросли, приспособленные к существованию в прикрепленном или неприкрепленном состоянии на дне водоемов и на разнообразных предметах, живых и мертвых организмах, находящихся в воде.

Преобладающими бентосными водорослями континентальных водоемов являются диатомовые, зеленые, синезеленые и желтозеленые многоклеточные (нитчатые) водоросли, прикрепленные или неприкрепленные к субстрату.

Основные бентосные водоросли морей и океанов – бурые и красные, иногда зеленые макроскопические прикрепленные слоевищные формы. Все они могут обрастать мелкими диатомовыми, синезелеными и другими водорослями.

Иногда водоросли, растущие на предметах, введенных в воду человеком (суда, плоты, буи) относят к перифитону . Выделение этой группы обосновывается тем, что входящие в ее состав организмы (водоросли и животные) живут на предметах движущихся или обтекаемых водой. Кроме того, эти организмы удалены от дна и, следовательно, находятся в условиях иного светового и температурного режимов, а также в других условиях поступления биогенных веществ.

Возможность произрастания бентосных водорослей в конкретных местообитаниях определяется как абиотическими, так и биотическими факторами. Среди последних существенную роль играет конкуренция с другими водорослями и присутствие животных, питающихся водорослями (морских ежей , брюхоногих моллюсков , ракообразных , рыб). Воздействие биотических факторов приводит к тому, что отдельные виды водорослей растут далеко не на всякой глубине и не во всяких водоемах с подходящим световым и гидрохимическим режимом.

К абиотическим факторам относятся свет, температура, а также содержание в воде биогенных и биологически активных веществ, кислорода и неорганических источников углерода. Очень важна скорость поступления этих веществ в слоевище, что находится в зависимости от концентрации веществ и скорости движения воды.

Бентосные водоросли, растущие в условиях движения воды, получают преимущества по сравнению с водорослями, растущими в малоподвижных водах. Один и тот же уровень фотосинтеза может быть достигнут у них при меньшей освещенности, что способствует росту более крупных слоевищ; движение воды предотвращает оседание на скалы и камни илистых частиц, которые мешают закреплению зачатков водорослей, а также смывает с поверхности грунта питающихся водорослями животных. К тому же, несмотря на то, что при сильном течении или сильном прибое происходит повреждение слоевищ водорослей или отрыв их от грунта, движение воды все же не препятствует поселению микроскопических водорослей и микроскопических стадий крупных водорослей. Поэтому места с интенсивным движением воды (в морях это проливы с течениями, прибрежные участки прибоя, в реках – камни на перекатах) отличаются пышным развитием бентосных водорослей.

Влияние движения воды на развитие бентосных водорослей особо ощутимо в реках, ручьях, горных потоках. В этих водоемах выделяется группа бентосных организмов, предпочитающих места с постоянным течением. В озерах, где не бывает сильных течений, основное значение приобретает волновое движение. В морях волны также оказывают значительное влияние на жизнь бентосных водорослей, в частности на их вертикальное распределение.

В северных морях на распространение и численность бентосных водорослей оказывает влияние лед. Заросли водорослей могут быть уничтожены (стерты) движением ледников. Поэтому, например, в Арктике многолетние водоросли легче всего найти у берега среди валунов и выступов скал, препятствующих движению льда.

Интенсивному развитию бентосных водорослей способствует также умеренное содержание в воде биогенных веществ. В пресных водах такие условия создаются в неглубоких прудах, в прибрежной зоне озер, в речных заводях, в морях – в мелких заливах. Если в таких местах существует достаточное освещение, твердые грунты и слабое движение воды, то создаются оптимальные условия для жизни фитобентоса. При отсутствии движения воды и ее недостаточном обогащении биогенными веществами, бентосные водоросли растут плохо.

Водоросли горячих источников.

Водоросли, выдерживающие высокие температуры, называются термофильными . В природе они поселяются в горячих источниках, гейзерах и вулканических озерах. Нередко они обитают в водах, которые кроме высокой температуры характеризуются повышенным содержанием солей или органических веществ (сильно загрязненные горячие сточные воды заводов, фабрик, электростанций или атомных станций).

Предельные температуры, при которых удавалось находить термофильные водоросли, судя по разным источникам, колеблются от 52 до 84° С. Всего обнаружено около 200 видов термофильных водорослей, однако видов, живущих только при высоких температурах, среди них сравнительно немного. Большинство из них способно выдерживать высокие температуры, но обильнее развиваются при обычных температурах. Типичными обитателями горячих вод являются синезеленые, в меньшей степени – диатомовые и некоторые зеленые водоросли.

Водоросли снега и льда.

Водоросли снега и льда составляют подавляющее большинство организмов, поселяющихся на замерзших субстратах (криобиотопах). Общее число видов водорослей, обнаруженных на криобиотопах, достигает 350, но истинных криофилов, способных вегетировать только при температурах, близких к 0° С, значительно меньше: немногим более 100 видов. Это микроскопические водоросли из которых подавляющее большинство относится к зеленым водорослям (около 100 видов); несколькими видами представлены синезеленые, желтозеленые, золотистые, пирофитовые и диатомовые водоросли. Все эти виды обитают в поверхностных слоях снега или льда. Их объединяет способность выдерживать замерзание без нарушения тонких клеточных структур и затем, при оттаивании, быстро возобновлять вегетацию, используя минимальное количество теплоты. Лишь немногие из них имеют стадии покоя, большинство лишены каких-либо специальных приспособлений для перенесения низких температур.

Развиваясь в массовом количестве, водоросли способны вызывать зеленое, желтое, голубое, красное, коричневое, бурое или черное «цветение» снега и льда.

Водоросли соленых водоемов.

Эти водоросли вегетируют при повышенной концентрации в воде солей, достигающей 285 г/л в озерах с преобладанием поваренной соли и 347 г/л в глауберовых (содовых) озерах. По мере увеличения солености количество видов водорослей уменьшается, очень высокую соленость переносят лишь немногие из них. В крайне засоленных (гипергалинных) водоемах преобладают одноклеточные подвижные зеленые водоросли. Нередко они вызывают красное или зеленое «цветение» соленых водоемов. Дно гипергалинных водоемов иногда сплошь покрыто синезелеными водорослями. они играют большую роль в жизни соленых водоемов. Сочетание органической массы, образуемой водорослями, и большого количества растворенных в воде солей обуславливает ряд своеобразных биохимических процессов, свойственных этим водоемам. Например, хлороглея сарциноидная (Chlorogloea sarcinoides) из синезеленых, в огромных количествах развивающаяся в некоторых соленых озерах, а также ряд других массово растущих водорослей, участвуют в процессе образования лечебных грязей.

Водоросли вневодных местообитаний.

Аэрофильные водоросли.

Аэрофильные водоросли непосредственно контактируют с окружающим их воздухом. Типичное местообитание таких водорослей – поверхность различных внепочвенных твердых субстратов, не оказывающих на поселенцев ясно выраженного физико-химического воздействия (скалы, камни, кора деревьев и т.д.). В зависимости от степени увлажнения, их подразделяют на две группы: воздушные водоросли , обитающие в условиях только атмосферного увлажнения и, следовательно, испытывающие постоянную смену увлажнения и высыхания; и водно-воздушные водоросли , подвергающиеся постоянному орошению водой (брызгами водопада, прибоя и т.д.).

Условия существования водорослей этих сообществ очень своеобразны и характеризуются, прежде всего, частой и резкой сменой температуры и влажности. Днем аэрофильные водоросли сильно прогреваются, ночью охлаждаются, зимой промерзают. Смене условий увлажнения особенно подвержены воздушные водоросли, поскольку они часто вынуждены переходить из состояния избыточного увлажнения (например, после ливня) в состояние минимальной влажности (в засушливые периоды), когда они высыхают настолько, что могут быть растерты в порошок. Водно-воздушные водоросли живут в условиях относительно постоянного увлажнения, однако и они испытывают значительное колебание этого фактора. Например, водоросли, живущие на скалах, орошаемых брызгами водопадов, в летнее время, когда сток существенно уменьшается, испытывают дефицит влаги.

К таким неблагоприятным условиям существования приспособилось сравнительно немного видов (ок. 300). Аэрофильные водоросли представлены микроскопическими водорослями из отделов синезеленых, зеленых и, в значительно меньшей степени, диатомовых и красных водорослей.

При развитии аэрофильных водорослей в массовом количестве они обычно имеют вид порошкообразных или слизистых налетов, войлокообразных масс, мягких или твердых пленок или корочек. Особенно обильны разрастания водорослей на поверхности влажных скал. Они образуют пленки и наросты различного цвета. Как правило, здесь обитают виды, снабженные толстыми слизистыми обвертками. В зависимости от интенсивности освещения, слизь бывает окрашена более или менее интенсивно, что определяет цвет разрастаний. Они могут быть ярко-зеленые, золотистые, бурые, охристые, лиловые, коричневые или почти черные в зависимости от образующих их видов.

Таким образом, аэрофильные сообщества водорослей очень разнообразны и возникают как при вполне благоприятных, так и в экстремальных условиях. Их внешние и внутренние приспособления к такому образу жизни разнообразны и сходны с обнаруживаемыми у почвенных водорослей, особенно развивающихся на поверхности почвы.

Эдафофильные водоросли.

Основной жизненной средой эдафофильных водорослей является почва. Типичные их местообитания – поверхность и толща почвенного слоя, оказывающая на водоросли определенное физико-химическое воздействие. В зависимости от местонахождения водорослей и их образа жизни в пределах этого типа различают три группы сообществ. Это наземные водоросли , массово развивающиеся на поверхности почвы в условиях атмосферного увлажнения; водно-наземные водоросли , массово разрастающиеся на поверхности почвы, постоянно пропитанной водой (в эту группу включаются и водоросли пещер) и почвенные водоросли , населяющие почвенную толщу. Типичные условия – жизнь среди почвенных частиц под влиянием среды, очень сложной по комплексу факторов.

Почва как биотоп имеет сходство с водными и воздушными местообитаниями: в ней есть воздух, причем он насыщен водяными парами, что обеспечивает дыхание атмосферным воздухом без угрозы высыхания. Однако почва кардинально отличается от вышеназванных биотопов своей непрозрачностью. Этот фактор оказывает решающее воздействие на развитие водорослей. Интенсивное развитие водорослей как фототрофных организмов возможно только там, куда проникает свет. В целинных почвах это поверхностный слой почвы толщиной до 1 см, однако в таких почвах водоросли встречаются и на гораздо большей глубине (до 2 м). Это объясняется способностью некоторых водорослей в темноте переходить к гетеротрофному питанию. Многие водоросли сохраняются в почве в состоянии покоя.

Для выживания почвенные водоросли должны иметь способность переносить неустойчивую влажность, резкие колебания температуры и сильную инсоляцию. Эти свойства обеспечиваются у них рядом морфологических и физиологических особенностей (более мелкие размеры по сравнению с водными формами этих же видов, обильное образование слизи). О поразительной жизнеспособности этих водорослей говорит следующее наблюдение: когда почвенные водоросли, хранящиеся десятки лет в воздушно-сухом состоянии в почвенных образцах поместили в питательную среду, они начали развиваться. Почвенные водоросли (преимущественно синезеленые) обладают устойчивостью против ультрафиолетового и радиоактивного излучения.

Характерной чертой почвенных водорослей является способность быстро переходить из состояния покоя к активной жизнедеятельности и наоборот. Они также способны переносить разные колебания температуры почвы. Диапазон выживаемости ряда видов лежит в пределах от –20° до +84° С. Известно, что наземные водоросли составляют значительную часть растительности Антарктиды. Они окрашены почти в черный цвет, поэтому температура их тела оказывается выше температуры окружающей среды. Почвенные водоросли являются также важными компонентами биоценозов аридной зоны, где почва в летнее время нагревается до 60–80° С.

Перечисленные свойства почвенных водорослей позволяют им обитать в самых неблагоприятных местообитаниях. Этим объясняется их широкое распространение и быстрота разрастаний даже при кратковременном появлении необходимых условий.

Подавляющее большинство почвенных водорослей – микроскопические формы, однако нередко их можно увидеть на поверхности почвы невооруженным глазом. Массовое развитие микроскопических форм вызывает позеленение склонов оврагов и обочин лесных дорог, «цветение» пахотных почв.

Число всех видов почвенных водорослей приближается к 2000. Они представлены синезелеными, зелеными, диатомовыми и желтозелеными водорослями.

Литофильные водоросли.

Основной жизненной средой литофильных водорослей служит окружающих их непрозрачный плотный известковый субстрат. Как правило, они обитают в глубине твердых пород определенного химического состава, окруженных воздухом (т.е. вне воды) или погруженных в воду. Различают две группы литофильных сообществ: сверлящие водоросли и туфообразующие водоросли.

Сверлящие водоросли – организмы, внедряющиеся внутрь известкового субстрата. Эти водоросли по количеству видов немногочисленны, однако распространены чрезвычайно широко: от холодных вод севера до постоянно теплых вод тропиков. Обитают они как в континентальных, так и в морских водоемах, у поверхности воды и на глубине более 20 м. Поселяются сверлящие водоросли на известковых скалах, камнях, известковых раковинах животных, кораллах, пропитанных известью крупных водорослях и т.д. Все сверлящие водоросли – микроскопические организмы. Поселившись на поверхности известкового субстрата, они постепенно в него внедряются за счет выделения органических кислот, растворяющих находящуюся под ними известь. Внутри субстрата водоросли разрастаются, образуя при этом многочисленные каналы, при помощи которых они сохраняют связь с наружной средой.

Туфообразующие водоросли – организмы, отлагающие вокруг своего тела известь и обитающие в периферических слоях отлагаемой ими среды, в пределах, доступных для диффузии света и воды. Количество выделяемой водорослями извести различно. Некоторые виды выделяют ее в очень небольших количествах, в виде мелких кристаллов она располагается между особями или образует футляры вокруг клеток и нитей. Другие виды выделяют известь настолько обильно, что постепенно оказываются совершенно погруженными в отложения, что, в конце концов, приводит к их гибели.

Туфообразующие водоросли встречаются в воде и в наземных местообитаниях, в морях и пресных водоемах, в холодных и горячих водах.

Сожительство водорослей с другими организмами

Особый интерес представляют случаи сожительства водорослей с другими организмами. Чаще всего водоросли используют живые организмы как субстрат, наравне с камнями, бетонными и деревянными сооружениями и т.п. По характеру субстрата, на котором поселяются водоросли обрастаний, среди них выделяют эпифиты , поселяющиеся на растениях, и эпизоиты , живущие на животных.

Водоросли могут жить также в тканях других организмов: как внеклеточно (в слизи, межклеточниках водорослей, в оболочках мертвых клеток), так и внутриклеточно. Такие водоросли называются эндофитами . Для них характерно наличие более или менее постоянных и прочных связей между партнерами. Эндофитами могут быть самые разнообразные водоросли, но наиболее многочисленны эндосимбиозы одноклеточных зеленых и желтозеленых водорослей с одноклеточными животными.

Среди симбиозов, образуемых водорослями, наибольший интерес представляет их симбиоз с грибами, известный под названием лишайникового симбиоза , в результате которого возникла своеобразная группа растительных организмов, получившая название «лишайники». Этот симбиоз показывает уникальное биологическое единство, которое привело к появлению принципиально нового организма. Вместе с тем каждый партнер лишайникового симбиоза сохраняет черты той группы организмов, к которой он относится. Лишайники представляют единственный доказанный случай возникновения нового организма в результате симбиоза двух.

Водоросли играют огромную роль в природе. Они являются основными производителями органической пищи и кислорода в водных экосистемах Земли, и, кроме того, играют большую роль в общем балансе кислорода на планете. В наземных местообитаниях почвенным водорослям наряду с другими микроорганизмами принадлежит роль пионеров растительности. Водоросли учувствуют в процессах формирования примитивных почв на субстратах, лишенных почвенного покрова, а также в процессах восстановления почв, нарушенных сильными загрязнениями. Водоросли принимают участие в строительстве коралловых рифов – наиболее грандиозных геологических образований, созданных живыми организмами. Геохимическая роль водорослей, прежде всего, связана с круговоротом в природе кальция и кремния.

Велика историческая роль водорослей. Возникновение кислородосодержащей атмосферы, выход живых существ на сушу и развитие аэробных форм жизни, доминирующих ныне на нашей планете – все это результаты деятельности древнейших фотосинтезирующих организмов – синезеленых водорослей. Массовое развитие водорослей в прошлые геологические эпохи привело к образованию мощных толщ горных пород. От водорослей произошли растения, заселившие сушу.

Трудно переоценить значение водорослей и для жизни человека. Водорослям отводят важную роль в решении ряда глобальных проблем, волнующих все человечество, в том числе продовольственной, энергетической, охраны окружающей среды, освоения недр Земли и богатств Мирового океана, изыскания новых источников промышленного сырья, строительных материалов, фармацевтических препаратов, биологически активных веществ и новых объектов биотехнологии.

Наталья Новоселова

Чем в любых других овощах? Но это еще не самое удивительное о невероятных свойствах водорослей.

Что такое съедобные водоросли и какие бывают

Водоросли являются живыми организмами, населяющими морскую и пресную воду. Некоторые из них являются одноклеточными, в то время как другие очень напоминают наземные растения, хотя с точки зрения биологии, таковыми не являются. Водоросли представляют род Algae. Ученые говорят о существовании более 30 тысяч разновидностей этих организмов. Но съедобными считаются далеко не все из них.

Те, что попадают на наши столы, можно разбить на 3 группы: бурые, красные, зеленые.

Самые известные представители бурых водорослей – это ламинария, хидзики, фукус, лиму, вакаме (или чука). Ламинария – это всем известная . Эта водоросль – абсолютный чемпион в мире по содержанию йода.

Красные водоросли – это порфиру, далс, родимения, карраген. Порфиру одна из самых популярных разновидностей съедобных водорослей. Ну кто не слыхал о нори – водорослях, традиционно используемых для приготовления суши? А нори – это и есть водоросли порфиру.

Зеленые морские растения, используемые в качестве пищевого продукта, это всем известная спирулина, уми будо (она же морской виноград), ульва (известна также как морской салат), монострома (аонори). Кстати, уникальность спирулины в том, что она содержит невероятное количество – как минимум в 3 раза больше, чем мясо.

Химический состав

Химический состав съедобных водорослей разных типов немного отличается. Но в общих чертах набор полезных элементов в красных, бурых и зеленых разновидностях похож.

Итак, любые водоросли можно рассматривать как источник , и большинства веществ из . Также эти водные «растения» содержат много и , но больше всего, как же говорилось, йода (в каждом килограмме водорослей содержится в пределах 1 г йода). Кроме него, есть , и многие другие компоненты. Кстати, снижающий уровень в печени ванадий – это уникальный для продуктов питания компонент. Кроме водорослей, он содержится еще только в продуктах пчеловодства. Интересно и то, что по набору минералов морские водоросли очень напоминают химический состав человеческой крови.

Кроме того, эти организмы богаты , фенольными соединениями, растительными , а также лигнинами, и другими биологически ценными компонентами.

Порфира (нори)

Порфира – весьма распространенная водоросль. Живет в разных морях, в том числе Черном, Балтийском, Средиземноморском, Белом. Этот представитель красных водных «растений» полезен для предотвращения атеросклероза и снижения уровня холестерина. Эти свойства нори делают их полезными для людей с нарушениями работы сердечно-сосудистой системы. Помимо этого, нори известны как источник витаминов А, D и . Традиционно используется в японской, корейской и китайской кухнях.

Литотамния

Чрезвычайно богатый минерально-витаминный состав – это первое, что приходит в голову, когда речь идет о красной коралловой водоросли литотамнии. Исследователи насчитали в составе этого продукта больше 30 минералов, в том числе невероятно высокие порции магния и железа. Благодаря этому, литотамния считается одним из самых полезных продуктов для профилактики и лечения анемии.

Анфельция

Эта красная обитательница Черного моря, а также внешних морей Дальнего Востока и Севера напоминает небольшие шаровидные кустики. Обычно растет недалеко от берегов на глубине не превышающей 5 м. Именно анфельция является основой для производства натурального загустителя, известного как агар-агар. Это вещество используют в мармеладе, пастиле и некоторых других продуктах.

В медицине анфельция известна, как натуральное лекарство против рака молочной железы. Но злоупотребление продуктом может вызвать сильную диарею.

Филлофора ребристая

Это красная водоросль из Черного моря, распространенная в местах впадения рек в море. В течение многих лет служила источником йода. Активно используется в индустрии красоты как средство, эффективно замедляющее старение.

Польза для похудения

В некоторых видах водорослей исследователи нашли фермент, содержащийся также в – тот самый, который вызывает расщепление . С другой стороны, морские «растения» полезны и тем, что употребляя их с большим количеством , можно надолго избавиться от чувства голода. Это происходит потому, что водоросли, впитывая в себя жидкость, разбухают и в желудке создают ощущение наполненности. И все это на фоне небольшой калорийности, но богатого минерально-витаминного состава.

Для ускорения расщепления жиров полезно пить чай, заваренный из сбора трав и морских водорослей. Для этого средства берут в равных пропорциях кукурузные рыльца, одуванчик, крушину, цистозейру бородатую, толокнянку, иван-чай, солодку, люцерну и водоросли (желательно ламинарию и фукус). На литр кипятка берут 2 столовые ложки сбора, настаивают не меньше часа. Пить чай надо 5 раз в день по 100-150 мл. Курс лечения не должен длиться больше 2 месяцев. После 30-дневного перерыва повторить.

Возможные опасности от употребления

Потенциальный вред от водорослей возможен в случае аллергии на них. Кроме того, ламинария, например, противопоказана людям с болезнями почек, с язвой желудка, гастритом и больным на туберкулез. Людям с повышенной активностью щитовидной железы употреблять морские «растения» можно только с разрешения врача.

Сферы применения

Водоросли принадлежат к тем продуктам, которые человек использует в самых разных областях. Наиболее очевидное использование – в качестве еды. К тому же в пищевой промышленности ламинарии и фукус – это сырье для альгина ( , Е400), который используется в кондитерском деле в качестве загустителя и стабилизатора. Е400 обычно можно увидеть в составе некоторых конфет, мороженого, йогуртов и даже . Еще один представитель Е-компонентов, получаемый из красных водорослей, это Е406, он же загуститель агар-агар.

Как правильно готовить

Лучше всего употреблять в пищу свежие или высушенные водоросли. Готовить их можно несколькими способами: размочив, добавлять в готовые блюда, варить на пару или измельчить сухой продукт, смешать со специями и уже в таком виде добавлять в пищу.

Сегодня в супермаркетах водоросли – доступный товар. К тому же представленный в самых разных формах: мороженые, соленые, маринованные, вяленые, сушеные, в виде готовых салатов. Покупая сушеные водоросли, важно тщательно проверить герметичность упаковки. А вот белый налет на продукте не должен пугать – это признак правильно заготовленных «растений». Перед использованием высушенную морскую капусту заливают на некоторое время водой, после чего добавляют в салаты, бульоны, закуски, роллы.

Первыми включили водоросли в свой рацион жители азиатских стран. В восточной кухне этот продукт занимает почетное место. Но суши – далеко не единственное блюдо, в котором морские «растения» выглядят органично. Эта экзотика превосходно сочетается грибами, свеклой, водоросли можно тушить в масле, а также из них получается неплохая закуска к крепкому алкоголю.

Использование в косметологии

В салонах красоты процедуры с использованием водорослей – одни из самых популярных, но и недешевых удовольствий. А все потому, что эффективны. Одна из самых популярных процедур – антицеллюлитные обертывания с использованием морских водорослей. Также экстракт этого продукта добавляют в кремы, сыворотки, в том числе для чувствительной или проблемной кожи. Водоросли используют для ванн, средств для волос и масок для лица.

Биоактивные вещества, содержащиеся в водорослях:

• нормализуют обменные процессы;
• омолаживают увядающую кожу;
• восстанавливают структуру кожи;
• способствуют выработке коллагена и эластина;
• делают кожу упругой;
• увлажняют кожу и волосы;
• восстанавливают здоровый цвет лица;
• устраняют растяжки.

Эти полезные свойства водных «растений» активно используются в индустрии красоты во всем мире.

Исследователи говорят, что водоросли населяют нашу планету более 2 миллиардов лет. На протяжении нескольких веков люди употребляют их в пищу (хоть еще совсем недавно даже не догадывались, какими уникальными свойствами обладают эти организмы). Пользу водорослей, кажется, невозможно переоценить. Природа одарила этих удивительных жителей водоемов невероятными свойствами. И, несомненно, правы те, кто называет водоросли – супер-пищей. Но все же не стоит забывать, что чрезмерное увлечение даже таким полезным продуктом иногда может оказаться опасным.

Водоросли могут жить и размножаться в таких особых условиях, которые кажутся нам, на первый взгляд, совершенно неприемлемыми для жизни. Это могут быть горячие источники, температура которых иногда достигает точки кипения, а также холодные арктические воды, лед и снег.

Водоросли, живущие в необычных условиях

Водоросли могут жить при достаточно широких температурных границах: от трех градусов до восьмидесяти пяти. А ведь большинство организмов живет в более узком диапазоне.

Водоросли, живущие в необычных условиях, обеспечивают цветение льда не по его поверхности, за счет массового размножения, а в разного рода углублениях или выступах, которые погружены в воду. Изначально они развиваются на нижней части ледового покрытия, а потом с приходом холода замерзают. лед оттаивает, а вместе с ним выходят на поверхность и водоросли.

Все водоросли, обитающие в необычных условиях холода, получили название криобионты. В условиях низкой температуры живут не только микроскопические, но и многоклеточные водоросли, например, ламинарии.

Водоросли в соленых водоемах

По понятным причинам, чем соленее вода, тем меньше живых организмов в ней обитает. Это касается и водорослей. Только некоторые из них переносят высокую соленость. Но даже в крайне концентрированных водах обитают одноклеточные зеленые разновидности. Иногда такие водоросли в природе вызывают зеленое или красное «цветение». Дно соленых водоемов иногда полностью покрыто ими.

Особенности водорослей таковы, что в сильно соленой воде они приводят к порой неожиданным биохимическим процессам. Например, образованию лечебных грязей.

Водоросли, обитающие без воды

Аэрофильные водоросли, живущие в необычных условиях, контактируют непосредственно с воздухом. Типичным местом обитания таких видов является поверхность скал, камней, коры дерева.

По степени увлажненности их делят на две подгруппы: воздушные и водо-воздушные. Жизнь водорослей очень своеобразна и характеризуется резкой и частой переменой температуры и влажности. Днем эти водоросли достаточно сильно прогреваются, а ночью температура значительно опускается.

Таким резким перепадам подвержены только аэрофильные водоросли. Однако они хорошо приспособлены к подобному существованию. Самые большие их колонии наблюдают на поверхностях мокрых скал.

Факторы развития водорослей

Главными факторами, которые влияют на развитие водорослей, являются наличие влаги, света, температурного режима, углерода, органических и минеральных удобрений. Водоросли очень сильно распространены по всему миру, их можно встретить в воде, на коре деревьев, в почве и на ее поверхности, на стенах каменных строений, и даже в самых неподходящих для обитания местах.

Как ни странно, но некоторые разновидности настолько приспособлены к жизни в экстремальных условиях, что волне комфортно себя чувствуют, и даже очень активно размножаются.

Ошибочно считать, что в условиях высоких и очень низких температур нет ничего живого. Это совершенно не так. Оказывается, в таких условиях вполне нормально обитают одноклеточные и многоклеточные водоросли. Они не всегда видны невооруженным глазом, но они живут и в горячих гейзерах, и во льдах.

Недавние исследования на Камчатке привели биологов к довольно неожиданным результатам. Перед исследователями стояла цель: обследовать горячие источники на предмет содержания в них ртути. Предполагалось изначально, что вода из данных источников непригодна для питья.

В ходе исследований оказалось, что только один гейзер опасен. Однако выяснились и другие довольно интересные факты. Биологи с уверенностью заявляют об обнаружении в горячей воде темно-зеленых нитчатых водорослей. Казалось бы, ну что тут удивительного. Давно известен факт их проживания при высоких температурах. Но температура воды исследуемых гейзеров доходила до 98 градусов. Хотя ранее предполагалась граничная температура их обитания в районе восьмидесяти семи градусов.

Вместо послесловия

Для нас привычным местом обитания водорослей является водное пространство. Но, как мы могли убедиться, это не совсем так. Среди них достаточно видов, которые прекрасно себя чувствуют и вне воды. Более того, как оказалось, водоросли имеют очень широкий температурный диапазон обитания, как никакой другой живой организм. Они способны не только жить, но и размножаться в самых суровых условиях, где, казалось бы, ничего живого быть не может. А для некоторых видов это вполне приемлемые и комфортные условия.

Водоросли играют огромнейшую роль в природе и жизни человека. Во-первых, являются активными участниками круговорота веществ в природной среде (простейшие одноклеточные виды).

Во-вторых, незаменимыми природными источниками жизненно важных микроэлементов (витаминов, минералов). Также их применяют в медицине, косметологии, пищевой промышленности и других отраслях.

Для их разведения не требуется сложных условий, а растут они на глубине от нескольких метров до 40-100.

Жизненные циклы водорослей имеют несколько этапов протекания - в зависимости от сложности структуры. То же и со способностями размножаться.

Какие существуют виды, группы, названия, в каком море осуществляется разведение водорослей, фотографии и другие интересные сведения - об этом в данной статье.

Описание

Водоросли, в отличие от растений, растут в водной среде (хотя есть и растения, которые обитают в похожей среде). Также есть почвенные, скалистые представители.

Жизнь в воде имеет относительную стабильность: наличие жидкости, постоянные освещенность и температура, а также ряд других преимуществ. И как следствие, каждая клетка, являющаяся составной частью водоросли, идентична остальным. А потому эти водные "растения" (условное название) практически не имеют каких-то ярко выраженных особенностей в своем внешнем виде (кроме некоторых, более «высокоразвитых»).

В основном водоросли живут в прибрежных местах морей - скалистые берега, реже - песок или галька. Максимальная высота, на которой могут обитать данные водные "растения" - немного смачиваемые морскими каплями поверхности (пример почти планктонных - саргасс), минимальная - несколько метров в глубину (пример глубоководных - красные).

Есть такие водоросли, которые обитают в приливных водоемах скалистых поверхностей. Но такие разновидности морских жителей должны выдерживать отсутствие влаги, переменную температуру и степень солености.

Водоросли применяются в медицине, агрономии (удобрение почв), производстве пищи для человека, промышленности и так далее.

Тело

Водоросли по своему строению состоят из одной или множества клеток.

Это единая система, которая представляет собой наслоенные друг на друга однотипные клетки. Здесь может присутствовать рассеченность, но исключено наличие вегетативных органов и других частей тела данного водного "растения".

Внешний вид водорослей немного схож с наземными недревесными растениями.

Тело водоросли состоит из:

• слоевища (таллом);
• ствола (может быть или отсутствовать);
• захватки (для крепежа к поверхностям - скалы, дна, других подобных растений);
• прицепки.

Виды водорослей

Существует огромное количество - от одноклеточных до сложных (напоминающих высшие растения). По размерам также бывают разные - огромные (до 60 метров) и микроскопические.

Всего насчитывается порядка 30 000 видов водорослей. Подразделяются они на такие отделы:

• синеглазые;
• прохлорофитовые;
• криптофитовые;
• красные;
• золотистые;
• динофитовые;
• диатомовые;
• бурые;
• зеленые;
• желто-зеленые;
• эвгленовые;
• харовые.

Также разделение осуществляется на такие группы водорослей (по степени сложности структуры):

• амебоподобные (примеры: золотистые, желто-зеленые, пирофитовые);
• с монадной структурой - одноклеточные, перемещаются благодаря жгутикам, некоторые имеют внутриклеточную примитивную структуру (примеры водорослей: зеленые, желто-зеленые, золотистые, эвгленовые, пирофитовые);
• с коккоидной структурой - одноклеточные, без каких-либо органоидов, образуют колонии;
• с пальмеллоидной структурой - соединение нескольких коккоидных в общую массу, имеют большие размеры, прикрепляются к субстрату;
• с нитчатой структурой - это уже переходные от одно- к многоклеточным водоросли, внешне похожи на разветвленную нить;
• с пластинчатой структурой - многоклеточные, которые образуются из нитей, которые объединяются с последующим наслоением в различных плоскостях, образуя пластины (бывают однослойные и многослойные);
• с сифональной структурой - состоят из многоядерной гигантской клетки, похожи на ветвящиеся нити и шары.

Названия и фото

Виды водорослей на изображениях:

1. Одноклеточные - состоят из клетки, ядра и жгутиков (прицепок). Увидеть их возможно только под микроскопом.
   

   

2. Многоклеточные - ламинарии, которые известны человеку под названием «морская капуста».

   

Жизненный цикл



У водорослей развитие происходит согласно циклу или цикломорфозу (это зависит от сложности структуры водного "растения" и, соответственно, способа размножения).

Водоросли, не имеющие (или имеющие в исключительных случаях) способность к половому размножению, вследствие развития изменяют только строение тела. К таким водным растениям применимо понятие цикломорфоз (примеры водорослей: гиелла, сине-зеленые, гленодиниум).

Для цикломорфоза характерна высокая степень пластичности. Прохождение стадий зависит в значительной степени от экологических условий среды. Не всегда происходит проявление строго всех этапов цикломорфоза, некоторые могут вообще «выпадать» из общей последовательности.

Строгое прохождение всех стадий жизненного цикла водорослей (на схеме выше) есть исключительно у тех водных растений, которые занимают верхнюю ступень эволюции (например, бурые).

Бурые водоросли



Это многоклеточные водные "растения", которые принадлежат к охрофитовым. Название произошло от цвета пигментного вещества, содержащегося в хроматофорах: зеленый (что означает способность к фотосинтезу), а также желтый, оранжевый и бурый, которые, перемешиваясь, образуют коричневатый оттенок.

Растут на глубинах 6-15 и 40-100 метров во всех морских водоемах земного шара.

Бурые водоросли, по сравнению остальными, имеют более сложную структуру: у них наблюдается в теле подобие органов и разных тканей.

Поверхности клеток состоят из целлюлозно-студенистого вещества, в составе которого белки, соли, углеводы.

В каждой клетке водоросли есть ядро, хлоропласты (в виде дисков), питательное вещество (полисахарид).

Жизненный цикл бурых водорослей

У этой группы водных "растений" различают несколько типов роста: через верхушку или делением клетки.

Бурые половым и бесполым способом. Это означает, что некоторые из них воссоздаются путем фрагментации своего тельца (таллома), формированием так называемых почек или благодаря спорам.

Зооспоры имеют жгутики и обладают подвижностью. А также дают гаметофит, благодаря которому образуются половые клетки.



Есть гаметы, получающиеся из спорофита и имеющие в гаплоидной стадии яйцеклетки и сперматозоиды.

А еще эти водные "растения" излучают феромоны, что способствует «встрече» мужской и женской половых клеток.

Благодаря всем этим процессам, у бурых водорослей происходят чередования поколений.

Применение бурых водорослей

Наиболее популярным представителем этой группы является ламинария, или «морская капуста». Данная водоросль растет вдоль берегов, образуя заросли. В составе ламинарии достаточно большое количество жизненно важных для человека макро- и микроэлементов, самым главным из которых является йод. Кроме еды, ее также используют как удобрение для почв.

Также бурые водоросли применяют в медицине и при изготовлении косметических средств.

Характеристики одноклеточных водорослей

Данные разновидности водных "растений" являются самостоятельной системой, которая способна расти и развиваться, а также самовоспроизводиться.

По размерам это микроскопического размера водоросли (не видны невооруженным глазом), которые по сути можно считать «фабрикой» по добыче полезного сырья: через процесс поглощения из окружающей среды углекислоты и минеральных солей, с последующей переработкой их в белки, жиры и углеводы.

Продуктами жизнеобеспечения одноклеточных водорослей является кислород и углекислый газ, что позволяет им быть активными участниками природного круговорота.

Разведение водорослей

В каком из морей осуществляется наиболее широкое разведение этих морских «растений»? Согласно справочным данным, максимальное количество водорослей содержится в Белом море. На берегу есть поселок Реболда (в районе Соловецкого острова), где как раз и занимаются добыванием и заготовкой этих водных даров.

Здесь есть 2 вида бурых водорослей: известная ламинария и фукус («морской виноград»).

Кроме употребления в пищу, из этих «растений» изготавливают биологически активные вещества, которые применяются в медицине. Это очень полезные препараты, поскольку в их составе экологически чистые водоросли Белого моря.

Такие продукты снижают уровень холестерина в крови, налаживают работу щитовидной железы, препятствуют развитию возрастных болезней, связанных с сосудами, и так далее. «Морской виноград» хорошо применять при проблемах с варикозным расширением вен, целлюлитом, появлениях морщин.

Роль в природе и жизни человека

Водоросли изучаются специализированной наукой - альгологией (или фикологией), которая является разделом ботаники.

Сбор информации об этих водных «растениях» необходим для решения таких важных задач: общебиологических проблем; хозяйственных задач и так далее.

Развивается данная наука по следующим направлениям:

1. Применение водорослей в медицине.
2. Использование в решении природоохранных вопросов.
3. Накопление информации о водорослях с целью решения других задач.

Эти морские «растения» в настоящее время как обитают в природных водоемах, так и выращиваются на специальных фермах.

• Морские водоросли, как пища и не только, популярны во многих странах мира: Индонезии (ежегодный сбор 3-10 миллионов тонн), Филиппины, Япония, Китай, Корея, Таиланд, Тайвань, Камбоджа, Вьетнам, Перу, Чили, Англия, США (Калифорния) и других.
• На Филиппинах в настоящее время был открыт новый продукт питания - лапша из морских водорослей (содержит кальций, магний, йод).
• Многими любимые японские водоросли нори, которые высушиваются листьями и выглядят квадратными тонкими пластинами, применимы в изготовлении суши, роллов, для супов.
• В Уэльсе готовят популярный лаверсный хлеб из овса и красной водоросли лавер.
• Из водорослей изготавливают пищевой желатин, добавки, альгинаты (перевязочные материалы, применяются в стоматологии).
• Произведенный из этих водных «растений» агар применяется в приготовлении кондитерских изделий, десертов, напитков, блюд из мяса.
• Концентраты из водорослей используют в препаратах для избавления от лишнего веса. Также входят в состав зубных паст, косметических средств и красок.
• Альгинаты применяют в промышленности (бумажные покрытия, краски, гели, клей, текстильная печать).

Резюме

Рассмотренные в статье виды водорослей (с фото), названия, группы, разведение и применение говорит лишь о том, что это действительно важные составляющие не только природы, но и многих сторон жизни человека (здоровье, красота, промышленное сырье, пища и так далее). Без них не было бы пресловутой "морской капусты", мармелада, суши и других таких привычных блюд.

На первый взгляд может показаться, что эти простые природные "растения" являются примитивными (по своей структуре, жизненному циклу) водорослями, но на самом деле все обстоит иначе. Оказывается, даже эти водные «растения» имеют половое размножение, излучают феромоны и поддерживают круговорот веществ в природе.

Водоросли, как и говорит само их название,- растения, обитающие в воде. Однако это не совсем так. Водоросли способны жить и размножаться в таких условиях, которые на первый взгляд кажутся совершенно непригодными для обитания.

Строение водорослей очень разнообразно. Они могут быть одноклеточными, колониальными, многоклеточными. Размеры их варьируют от нескольких микронов до 30 метров. Всего в природе насчитывается около 30 тысяч видов водорослей. Это самые древние растения Земли. Они обнаружены в отложениях, образованных от трех до одного миллиарда лет назад. Это им обязана земная атмосфера появлением кислорода. За такой длительный срок развития водоросли приспособились к самым невероятным условиям существования. Основная масса их обитает в морях, океанах, реках, ручьях, болотах - везде, где есть вода. Однако многие виды встречаются и на поверхности почвы, на скалах, в снегу, горячих источниках, соленых водоемах, где концентрация соли достигает 300 граммов на литр воды, и даже… в волосах ленивцев, обитающих во влажных лесах Южной Америки, и внутри волос белых медведей, живущих в зоопарках. У белых медведей волосы внутри полые, и там поселяется хлорелла вульгарис. При массовом раз¬витии водоросли «окрашивают» животных в зеленый цвет. Однако жизнь всех этих растений связана с водой, они могут легко переносить пересыхание, промерзание, но стоит появиться достаточному количеству влаги, как поверхность предметов покрывается зеленым налетом.

Есть виды водорослей, обитающие в качестве симбионтов внутри организма некоторых животных и растений. Всем известный лишайник - пример симбиоза гриба и водоросли.

Наземные, или, как их еще называют, воздушные водоросли, можно встретить на стволах деревьев, скалах, крышах домов, заборах. Эти водоросли обитают везде, где есть хоть малейшее постоянное увлажнение дождем, туманом, брызгами водопадов, росой. В засушливые периоды водоросли высыхают настолько, что легко крошатся. Произрастая на открытых участках, они днем сильно прогреваются на солнце, ночью охлаждаются, а зимой промерзают.

Несмотря, казалось бы, на неблагоприятные условия жизни, воздушные водоросли нередко развиваются в массовом количестве, образуя на поверхности предметов яркие налеты зеленого или красного цвета. На коре деревьев (чаще всего с северной стороны) самыми обычными поселенцами бывают зеленые водоросли - плеврококкус, хлорелла, хлорококк, трентеполия. Плеврококкус образует зеленые налеты на нижней части стволов деревьев, пней, заборов, тогда как трентеполия создает красно-коричневые налеты на всем стволе. Особенно много наземных водорослей в районах с влажным и теплым климатом. Ученые обнаружили более 200 видов, способных жить в теплой и горячей воде. Преобладающее их число относится к сине-зеленым. Больше всего видов живет в водоемах при температуре 35- 40 градусов тепла. С повышением температуры их число резко снижается.

На ледниках, снежниках, льдах нередко тоже поселяются водоросли, но уже других, холодолюбивых видов. В этих условиях они размножаются иногда настолько интенсивно, что окрашивают поверхность льда и снега в самые разнообразные цвета - красный, малиновый, зеленый, синий, голубой, фиолетовый, бурый и даже… черный - в зависимости от преобладания тех или иных холодолюбивых водорослей.

Весной, как только ослабевают морозы, снежные водоросли начинают интенсивно размножаться. Они имеют темную окраску и поэтому поглощают больше тепловых лучей, чем окружающая их белая поверхность, что способствует более быстрому таянию снега вокруг водорослей.

Чем выше в горы, тем менее разнообразен видовой состав водорослей. Постепенно исчезают диатомовые, зеленые, и ведущая роль переходит к ранее незаметным в общей массе сине-зеленым. Эти водоросли являются «снежными барсами» среди покорителей холодных высот. На высоте около 5 тысяч метров они становятся единственными обитателями ледников, образуя «границу жизни» в высокогорье. Не менее интенсивно развиваются водоросли во льдах арктического и антарктического бассейнов. Особенно активны диатомовые. Огромное их количество окашивает лед в бурый и желто-коричневый цвета.

«Цветение» льда в отличие от «цветения» снега происходит в основном за счет массового развития водорослей не на поверхности льда, а на нижних его частях, погруженных в морскую воду. Затем, с наступлением зимы, они вмерзают в лед. А по мере летнего оттаивания вмерзшие водоросли постепенно выходят на поверхность, где в лужах опресненной воды отмирают.

Водоросли развиваются и в озерах, где соленость настолько велика, что соль выпадает из насыщенного раствора. Очень высокую соленость переносят лишь немногие водоросли. Однако развиваются они в огромном количестве, окрашивая воду и солевой раствор (его еще называют «рапа») в зеленый, сине-зеленый и красный цвета. Например, в Астраханской области в старые времена встречались соленые озера, в которых соль была розовая, с запахом фиалки или спелой малины. Она очень ценилась и подавалась к царскому столу.

Другой обычный обитатель соленых озер - сине-зеленая водоросль хлороглея сарциноидная. Скопления огромных колоний этих водорослей часто срываются со своих мест, ветер и волны перегоняют их по всему озеру, затем выбрасывают на берег. Иногда образуются мощные пласты таких водорослей. Ил, оставшийся после отмирания хлороглеи, участвует в образовании лечебных грязей.

Значительная часть водорослей обитает в почве. Наибольшее их число встречается на поверхности почвы и в самом верхнем ее слое, куда проникает солнечный свет. Здесь они живут за счет фотосинтеза. С глубиной их численность и видовое разнообразие резко снижаются. Наибольшая глубина, на которой были обнаружены жизнеспособные водоросли,- 2 метра. Ученые считают, что туда их заносит вода или почвенные животные. В таких неблагоприятных условиях водоросли способны переходить на питание растворенными органическими веществами.

В земле жизнь водорослей связана с водными пленками, которые имеются на поверхности почвенных частиц. Корочки водорослей на почве, высыхающие в сухие периоды, начинают расти уже через несколько часов после увлажнения. У некоторых почвенных водорослей важным защитным приспособлением против засухи является обильное образование слизи, которая даже при небольшом увлажнении способна быстро поглощать и удерживать большое количество воды, в 8-10 раз превышающее сухую массу водорослей. Таким образом водоросли не только запасают воду, предотвращая высыхание, но и быстро поглощают ее при увлажнении.

Эти водоросли очень жизнеспособны. Например, много раз, удалось ученым оживить те, которые хранились в музеях в сухом состоянии десятки лет. Они способны переносить резкие колебания температур. Многие из них оставались жизнеспособными после того, как их нагревали до 100 или охлаждали до 195 градусов. Почвенные водоросли обладают устойчивостью против ультрафиолетового облучения и даже… радиоактивных излучений. Обладая различными приспособлениями против неблагоприятных условий среды, они первыми заселяют поверхности грунтов и принимают участие в почвообразовательном процессе, особенно в его начальной стадии.

Кандидат биологических наук
А. Садчиков