Размножение водорослей - способы, особенности и этапы

Общая характеристика

Характерной особенностью всех видов водорослей является наличие хлорофилла. Также могут содержаться и другие пигменты. Среди них можно выделить:

• фикоциан;
• фикоксантин;
• каротин;
• ксантофилл.

От них зависит пигментация растений. Кроме зелёного цвета они могут иметь красный, бурый или жёлтый окрас.

Благодаря присутствию пигментов обеспечивается аутотрофный тип питания. Но многие виды водных растений способны при определённых условиях переходить на гетеротрофное. Также известны случаи сочетания такого питания с фотосинтезом.

Сейчас учёным известно примерно 40 тысяч видов водорослей. Схема классификации до сих пор полностью не разработана, так как учёные ещё недостаточно хорошо изучили все формы этих организмов. В России подразделение осуществляется по отделам. Деление зачастую происходит исходя из окраса растений. Цвет, как правило, совпадает с особенностями строения.

В строении ядер эукариотических водорослей выделяют такие структуры:

1. Ядерный сок.
2. Ядрышки.
3. Оболочки.
4. Хромосомы.

Строение остальных разновидностей характеризуется огромным разнообразием. Эволюция сохранила самые перспективные формы, включая те, которые позволили в итоге образоваться наземным видам.

Чтобы развитие водорослей происходило хорошо, необходимы благоприятные условия:

1. Наличие минеральных солей.
2. Достаточное количество углерода.
3. Свет.

Основная среда обитания — вода. Также на жизнедеятельность этих растений оказывают влияние уровень солёности, температура и т. д. Большинство водорослей произрастают в пресных и солёных водоёмах. Некоторые виды населяют толщу воды, свободно в ней перемещаясь. Так образуется фитопланктон. Также могут закрепляться на морском дне, создавая фитобентос. Водоросли присутствуют и в горячих источниках. Жизненные циклы таких видов происходят значительно быстрее.

Существуют и наземные водоросли. Кроме того, они могут обитать в снегах и льдах Арктики, а также известковом субстрате.

Многие водоросли ведут симбиотический образ жизни. Они способны вступать в такие отношения с другими представителя как растительного, так и животного мира. Самым интересным для учёных является симбиоз с грибами. Благодаря ему возникают лишайники.

Теории происхождения и виды

Единого мнения о том, как произошли водоросли, не существует. Также учёные не знают их точный возраст. Это обусловлено большим видовым разнообразием водных растений. Кроме того, до сих пор не удалось обнаружить ни одного ископаемого. Из-за этого невозможно воссоздать этапы эволюции, которые были пройдены организмами.

Есть теория, согласно которой жёлтые и зелёные виды возникли примерно 3 млрд лет назад. Сначала они были одноклеточными организмами и только через большой промежуток времени трансформировались в колониальных. Благодаря наличию таких видов на Земле появился кислород и озоновый слой. В итоге образовалась более сложная жизнь. Примерно 1 млрд лет назад на планете начали зарождаться многоклеточные водоросли.

Все виды водорослей современная наука разделяет на такие группы:

1. Пирофитовые. В составе их мембраны находится целлюлоза.
2. Эвгленовые. Самые примитивные организмы.
3. Диатомеи. Их клетки имеют двойную защиту.
4. Жёлто-зелёные и золотистые. В этой группе находятся как одноклеточные, так и многоклеточные виды. Но все они обитают в пресноводных водоёмах.
5. Зелёные. Их легко различить невооружённым глазом. Часто встречаются на коре деревьев.
6. Харовые. В эту группу входят только многоклеточные организмы. Длина стебля достигает 10 см.
7. Красные. В них находится пигмент, который называется фитоэритрин. Благодаря ему растения имеют красный цвет. Зачастую произрастают на большой глубине в солёной воде.

Самым развитым видом считаются бурые водоросли. Они обитают на больших глубинах, создавая обширные заросли. Например, их можно встретить в Саргассовом море. Эти растения настолько сильно закрепляются на поверхности дна и различных предметов, что их практически невозможно оторвать.

Вегетативный способ размножения

Водоросли размножаются несколькими способами. При вегетативном — ДНК родительского материала не взаимодействует с другими клетками. Этот способ может быть достаточно разнообразным, представляя собой:

1. Отделение клеток. Некоторые виды размножаются при помощи деления клеток. Новые бинарные единицы начинают развиваться в отдельный организм.
2. Почкование. На родительном теле нарастают новообразования, которые через определённое время отделяются.
3. Фрагментация. Обычно встречается у различных колониальных видов. Тело родителя разделяется на несколько фрагментов, которые становятся новыми организмами.

Тип размножения зависит от конкретного вида водорослей и принадлежности к какой-либо группе. Также бывают подвиды вегетативного способа, но они встречаются очень редко.

Деление спорами и генеративный тип

К бесполому размножению относится и деление спорами. Обычно в них находятся 2 набора хромосом, которые хранят информацию родительского растения.

Существует несколько видов спор:

• тетраспоры;
• автоспоры;
• зооспоры;
• синзооспоры;
• гипроспоры;
• алпноспоры.

У разных видов водорослей они могут развиваться внутри клеток или же быть самостоятельными частями организма. Также существуют и такие, которые могут развиваться отдельно от родителя.

Во время генеративного размножения два взрослых растения обмениваются набором хромосом, чтобы дать потомство, у которого будут черты от обоих родителей. Наиболее простым способом считается конъюгация. Они появляется тогда, когда два организма меняются хромосомами, после чего разделяются. Слияние (оогамия) у определённых видов происходит при помощи специальных трубок.

Многие многоклеточные водоросли имеют половые клетки, которые называются гаметами. Они сливаются, после чего появляется потомство или же споры.

Комбинирование двух вариантов

Некоторые организмы проходят стадии как полового, так и бесполого размножения. В этом случае у развитой клетки есть лишь 1 набор хромосом. С помощью деления родительская клетка создаёт 4 споры, у которых тоже имеется по одному набору. А уже они сливаются с другими спорами.

К примеру, у ламинарии можно наблюдать чередование поколений. В первом цикле при помощи бесполого способа образуются гаметы, а во втором — полноценные клетки, которые имеют по 2 набора хромосом. Из них продуцируются споры, благодаря чему цикл замыкается.

В результате у потомства есть и зрелые формы организмов, и диплоидные. Если они имеют одинаковый внешний вид, то их называют изоморфными. Водоросли с разной формой спорофитов и гаметофитов называются гетеротрофными.

Значение в природе и жизни человека

Наземные виды часто первыми поселяются на бесплодных участках суши. Они постепенно создают плодородный грунт, на котором уже могут нормально развиваться другие растения.

Водоросли являются одними из самых древних организмов, населявших Землю. Именно от них в процессе эволюции произошли наземные растения, благодаря чему атмосфера наполнилась кислородом. Это обусловило появление бактерий, а затем и животных.

Благодаря водорослям образовался озоновый слой, защищающий планету от жёсткого ультрафиолета и радиации. Органика, создаваемая этими растениями, послужила пищей для бактерий и животных.

Водоросли имеют важное значение в круговороте веществ в природе. Также они способствуют увеличению отложений органического ила. Заросли больших видов являются жилищем для многих морских обитателей.

Человек использует водоросли в своей деятельности. Они применяются в качестве удобрений, корма для животных. Кроме того, многие виды люди употребляют в пищу, например, порфиру и ламинарию. Диатомиты применяются в строительстве, фармацевтической, пищевой и химической промышленностях.

Бурые водоросли используются в качестве сырья для изготовления альгиновой кислоты. Это вещество необходимо во многих отраслях. Например, из альгината натрия изготавливается клей для текстильных производств и скрепления бетона.

Некоторые виды имеют целебные свойства. Их широко применяют в медицине. Также водоросли используются в качестве биологических индикаторов санитарного состояния водоёмов.

Но эти растения могут нести и негативное влияние. Например, при чрезмерном их размножении вода начинает «цвести». Это приводит водоём в негодность, и гибнет рыба. Также водоросли загрязняют насосные станции, что отражается на их эксплуатации. Все это небольшие проблемы по сравнению с той пользой, которую приносят водные растения.