Ботаніка 1 семестр ( ...

ЛЕКЦІЯ № 2

БУРІ ТА ЧЕРВОНІ ВОДОРОСТІ

ПЛАН

1.Відділ Бурі водорості - Phaeophyta:

А) Будова клітини.

Б) Способи розмноження бурих водоростей.

В) Класифікація бурих водоростей. .

2. Роль бурих у природі та використання їх у народному господарстві.

3.ВідділЧервоні водорості -Rhodohpyta: будова клітини, способи розмноження, класифікація.

Бурі водорості - це численний високоорганізований відділ, який нараховує понад 1,5 тисяч видів з досить складною зовнішньою та внутрішньою будовою. Це,переважно,макроскопічні організми з характерним буро-жовтим або бурим забарвленням.

Будова клітини.

Оболонка клітин бурих водоростей складається з внутрішнього целюлозного і зовнішнього пектинового шару, до складу якого входить альгінова кислота та ії похідні. Альгінова кислота зустрічається виключно у бурих водоростей. Целюлоза бурих за своїми властивостями відрізняється від целюлози вищих рослин, тому ії часто називають альгулезою.

Хлоропласти клітин бурих водоростей містять хлорофіли А, С,В-каротин та кілька ксантофілів: фукоксантин, віолоксантин, зеаксантин. Піреноїди дрібні, грушоподібні, помітні лише в електронному мікроскопі. Цитоплазма займає пристінне положення, ядро одне, вакуолі численні дрібні, або одна - центральна вакуоля. У високоорганізованих форм бурих водоростей спостерігається спеціалізація клітин з утворенням тканин.

Поділ ядра мітотичний або мейотичний.

Крім звичайних органел, в клітинах бурих є фізоди, які мають вигляд безбарвних пухирців у старих клітинах. Вони містять дубильні речовини у вигляді флороглюцину та інших поліфенолів. Запасними речовинами бурих є ламінарин та маніт, жир утворюється в невеликих кількостях. Крохмаль як запасна речовина не характерна.

Талом бурих паренхіматичної або пластинчатої структури. Деякі прикріплені форми (фукус,саргас) мають на поверхні талому повітряні пухирці, які утримують його в вертикальному положенні. До субстрату бурі прикріплюються ризоїдами або базальною клітиною. Рухомі форми (гамети та зооспори) мають грушоподібну форму і два джгутики, прикріплені збоку: один спрямований вперед, пірчастий, а задній гладенький. Це різноджгутикові форми. На відміну від інших відділів водоростей, у бурих є і багатогніздні спорангії та гаметангії.

Способи розмноження бурих.

Всі типи розмноження: вегетативне,безстатеве, статеве. Вегетативне здійснюється частинами слані або спеціальними бруньками (сфацелярія). Безстатеве зооспорами, а у діктіоти - тетраспорами, які не мають джгутиків і утворюються в тетраспорангіях по 4. Статевий процес у вигляді ізо-, гетеро- та оогамії. У більшості спостерігається чергування поколінь -ізоморфне або гетероморфне. При ізоморфному спорофіт та гаметофіт морфологічно однакові, а при гетероморфному - різні. Спорофіт великий, домінує, а гаметофіт - мікроскопічний, у вигляді заростку.У представників класу циклоспорових чергування поколінь немає або воно виражене нечітко.

Класифікація бурих водоростей.

В основу класифікації бурих покладено тип життєвого циклу і наявність чи відсутність чергування поколінь.

За цими ознаками відділ розділяється на два класи: Феозооспорові (Phaeosoosporophyceae) та Циклоспорові(Cyclosporophyceae).

Клас Феозооспорові включає кілька порядків: ектокарпові (Ectocarpales), діктіотові (Dictiotales), кутлерові (Cutleriales) та ламінарієві (Lamanariales).

Порядок Ектокарпові - найпримітивніші серед бурих водоростей з нитчастою або ризонитчастою структурою талому. Талом невеликих розмірів з інтеркалярним ростом. Чергування поколінь виражено нечітко - може бути, а може й ні. Безстатеве розмноження здійснюється дводжгутиковими зооспорами, які утворюються в одноклітинних спорангіях. Статевий процес ізо- або гетерогамія. Гамети утворюються в багатогніздних гаметангіях.

Зміна поколінь, якщо вона є, проходить за загальною схемою: домінуючим є спорофіт, на якому формуються зооспорангії з дводжгутиковими зооспорами.(мейоз) Гаплоїдні зооспори проростають в однодомний гаметофіт, а на ньому формуються гаметангії з гаметами. Гамети дуже схожі з зооспорами і відрізняються лише періодом руху. Після копуляції гамет, зигота без періоду спокою знову проростає в диплоїдний спорофіт.

Порядок Діктіотові об'єднує бурі водорості з пластинчастою структурою талому стрічкоподібної форми.Ріст талому апікальний. На поверхні його є парафізи або волоски. Талом диференційований на тканини. Безстатеве розмноження здійснюється тетраспорами, які розвиваються по 4 в тетраспорангіях на поверхні спорофіту. Тетраспори одностатеві, проростають в дводомний гаметофіт. На ньому утворюються гамети, які копулюють. Зигота проростає в диплоїдний спорофіт. Як і в ектокарпових, у діктіотових відбувається ізоморфна зміна поколінь. Типові представники: діктіота(Dictiota)(поширена на Атлантичному узбережжі Європи), ділофус(Dilophus) та падіна(Padina), які зустрічаються на каменях в Чорному морі.

Порядок Кутлерові об'єднує бурі водорості з паренхіматичною структурою талому та інтеркалярнимростом. Безстатеве розмноження дводжгутиковими зооспорами. Статевий процес гетерогамія. Спорофіт та гаметофіт однакові за розмірами, а за будовою настільки різні, що спорофіт був описаний як новий рід Аглеозонія - Agleozonia . Кутлерові перехідні від ізоморфних до гетероморфних форм. Типовий представникКутлерія, поширена на Атлантичному узбережжі Європи та в Середземному морі . Гаметофіт дводомний. На жіночому гаметофіті розвиваються макрогаметангії, а на чоловічому - мікрогаметангії. Проплававши деякий час, жіночі гамети втягують свої джгутики і лежать на дні водойми у вигляді кульки. До них підпливають чоловічі, зигота без періоду спокою проростає в спорофіт.

Порядок Ламінарієві об'єднує водорості з гетероморфною зміною поколінь. Домінуючим є великий або гігантський спорофіт, а гаметофіт представлений дводомним заростком мікроскопічних розмірів.

Ламінарієві характеризуються високим ступенем морфологічної та анатомічної диференціації. Талом чітко розмежований на ризоїдальну,філоїдальну та каулоїдальну частини. Досить складна анатомічна будова. Зверху талом вкритий 2-3 шарами дрібних клітин з хлоропластами, які утворюють корову частину, в центрі розміщена серцевина з пухко сплетених тонких ниток розміщених повздовжніми рядами.

Прирозмножені на поверхні талому утворюється група одноклітинних зооспорангіїв з численними дводжгутиковими зооспорами. Зооспори проростають в дводомний гаметофіт - заросток. Після копуляції гамет зигота без редукції числа хромосом і без періоду спокою проростає в диплоїдний спорофіт.

До порядку відносяться такі представники: Ламінарія - поширена переважно в помірних та холодних широтах, спорофіт досягає великих розмірів, Макроцистіс - водорость-гігант до 60 м завдовжки, зустрічається переважно в південній півкулі, Лессонія - талом до 8м, поширена в східній півкулі, багато в Тихому океані.

Клас Циклоспорові - Cyclosporophyceae - характеризуються диплофазним життєвим циклом і відсутністю чергування поколінь. Гаметофіт циклоспорових розвивається в слані спорофіта у вигляді шару, який вистилає концептакули (заглиблення талому).

Талом циклоспорових доситьвеликий (до 1,2м ), складної морфологічної та анатомічної структури, диференційований на органи та тканини. Ріст талому апікальний. Статевий процес оогамний. Статеві органи розвиваються в особливих заглибленнях - скафідіях. Вони розміщуються групами по всьому талому, або сконцентровані в особливих виростах - концептакулах.В антеридіях утворюється 64 сперматозоїди, а в оогоніях по 1-8 яйцеклітин. До класу циклоспорові відноситься порядок Фукусові - Fucales.

Типовим представником порядку є Фукус. Талом його пластинчатий, дихотомічно розгалужений, шкірястий, до 1-1,5м заввишки. Основа талому розширена в підошву, якою він прикріплюється до субстрату. На поверхні талому є повітряні пухирці, які утримують рослину у вертикальному положенні. На кінцях розгалужень талому розміщені скафідії з оогоніями та антеридіями, а між ними парафізи. Є види фукусу з одно- та двостатевими скафідіями. При дозріванні оогоніїв та антеридіїв, вонивипадають з скафідіїв, статеві клітини звільняються, зливаються - і зигота без редукції числа хромосом та без періоду спокою проростає в нову рослину.

До порядку відносяться: Цистозіра - поширена в південних морях,в тому числі і Чорному, має талом у вигляді кущика до 1м заввишки, Саргас - тропічний рід, поширений в Атлантичному океані біля берегів Центральної та Південної Америки і Афріки, часто утворює великі скупчення.

РОЛЬ БУРИХ У ПРИРОДІ ТА ВИКОРИСТАННЯ ЇХ В НАРОДНОМУ ГОСПОДАРСТВІ.

1.Бурі є одним з важливих джерел органічних речовин у прибережній зоні, де біомаса їх досягає десятків (24) кг та 1м².

2.Зарості бурих є місцем укриття риб, ракоподібних, молюсків, місцем розмноження та живлення прибережних тварин.

3.Бурі є важливим джерелом живлення для багатьох мешканців водойм, являються ланцюгами живлення гідробіонтів.

4.Разом з іншими водоростями обростають днища суден і затрудняють судноплавство, руйнують гідроспоруди.

5.Відриваючись, бурі часто утворюють великі скупчення ізатрудняють або створюють небезпеку судноплавству (Саргасове море).

6.Біомаса бурих, яка залишається після відпливу являється ціною сировиною для хімічної, паперово-целюлозної та медичної промисловості.

7.Бурі служать єдиним джерелом для отримання альгінової кислоти. Альгінова кислота знаходить широке використання в харчовій промисловості для покращення якості консервів, морозива, фруктових соків тощо. Її використовують в поліграфії,при виготовленні натуральних тканин, вона робить їх невигораючими та непромокаючими. Альгінати широко використовують при виготовленні покрить та будівельних матеріалів, з них виготовляють розчинні хірургічні нитки, їх використовують при виробництві електродів, брикетування палива, синтетичних матеріалівтощо.

8.В приморських районах бурі є цінним кормом для багатьох видів сільськогосподарських тварин і вживаються в свіжому вигляді, у вигляді сіна,силосу, сінної муки. Домішка всього 30% різко підвищує продуктивність, якість та калорійність кормів.

Аквакультура - інтенсивне використання диких морських макрофітів, в тому числі бурих водоростей, призвело до вичерпування природних запасів і поставило людство перед необхідністю їх штучного вирощування. В останні роки значний розвиток отримала аквакультура водоростей. В Норвегії та Великобританії успішно культивують види роду ламінарія і удосконалюють технологію їх виробництва. Проводятьдослідження по штучному розведенню Laminariasaccharinaв Білому морі.

Відділчервоні водорості -Rhodophyta.

Відділ нараховує понад400 родів і понад 2,5 тис. видів, поширених в моряхі тільки близько 200 видів зустрічаються в прісних водоймах. На відмінність від бурих водоростей, вони живуть в прудах та ріках. До червонихвідносяться і наземні форми, які ростуть на вологих поверхнях, ґрунті, стінах оранжерей. В море червоні водорості зустрічаються скрізь. Субстратом для них є скали, рифи, штучні споруди, інші водорості. Водорості класу Флоридові живуть як епіфіти, тобто вони використовують інші водорості тільки як субстрат для прикріплення. Серед епіфітів зустрічаються облігатні форми, наприклад Polisihponialanosa. На відміну від паразитів вона сама забезпечує себе поживними речовинами за рахунок фотосинтезу. В той же час немало багрянок ведуть паразитичний та напівпаразитичний образ життя.

Талом червоних водоростей має різну будову: є навітьодноклітинна кокоїдна (порфірідіум); у багатьох структура гетеротрихальна прикріплена до субстрату за допомогою ризоїдів. Переважна більшість має псевдопаренхіматичну структуру.Ріст талому верхівковий.

Монадні структури повністю відсутні, як і всі рухомі джгутикові стадії.

Складна анатомічна будова: Зовні талом вкритий 2-3 шарами дрібних коркових клітин з хлоропластами, нижче - великі клітини без хлоропластів, які виконують провідну, механічну та інші функції. Багатоклітинні паренхіматичні структури часто диференційовані на філоїд, каулоїд, ризоїд. Талом забарвлений у червоний маліновий, жовтувато-червоний, фіолетовий кольори, зумовлені наявністю пігментів: фікоціану та фікоеритрину, крім того, хлорофілу А і Д, каротинів, ксантофілів. Червоні водорості можуть існувати на значних глибинах до 100-200м. Глибоководні мають інтенсивно червоний колір, т.к. містить більше фікоеретрина, що поглинає сині промені, які проникають на значну глибину.

Будова клітини: клітинна оболонка целюлозна, із значним вмістом пектину, часто ослизнюється з утворенням капсули хрящуватої консистенції. Часто оболонка інкрустована солями заліза, кальцію, калію, магнію. Цитоплазма пристінна, ядро одне, рідше кілька, хлоропласти численні. Запасна речовина - багрянковий крохмаль, полісахарид не рівноціннийкрохмалю, з йодом дає червоний колір, при гідролізі розпадається на галактозу, а не на глюкозу.

Розмноження безстатеве та статеве. Безстатеве - нерухомими моно- спорами, тетраспорами та поліспорами. Моноспори характерні для нижчих представників, утворюються в моноспорангії по одному. Тетраспори утворюються по чотири в тетраспорангії, а поліспори -багато в полі- спорангіях. Спорангії розміщуються в слані рівномірно або зібрані в соруси, чи в особливих заглибинах - концептакулах. Спори випадають на дно, вкриваються оболонкою і без періоду спокою проростають.

Статевий процес - оогамний. Червоні водорості дводомні - антеридії маленькі безбарвні клітини, часто розміщені гронами на кінцях розгалужень талому. З антеридію утворюється гола, без джгутиків, статева клітина - спермацій. Карпогон - жіночій статевий орган. Має вигляд колбочки з витягнутою шийкою - трихогіна (заповнена цитоплазмою), а нижня розширена частина - черевце - містить цитоплазму, ядро та хлоропласти. Карпогони розміщені на карпогонних нитках або в концептакулах та містять по одній яйцеклітині.Трихогіна - орган для уловлювання спермаціїв. Одразу ж після запліднення зигота без періоду спокою ділиться і проростає в особливе покоління, присутнє тільки у червоних водоростей - карспоспорофіт. На карпоспорофіті утворююься карпоспори, які розміщуються групами - цистокарпіями.Карпоспори дають початок новому спорофіту. Отже, життєвий цикл у червоних проходить з чергуванням трьох поколінь - гаметофіта, карпоспорофіта та спорофіта.

Систематика. За будовою карпогону, хлоропластів, способами нестатевого розмноження відділ поділяють на два класи: бангієві- Bangiophyceae та флоридові - Florideophyceae.

Клас Бангієві - Bangiophyceae - об'єднує одноклітинні, нитчасті або пластинчасті форми і розглядаються, як примітивні з багрянок. Хлоропласти зірчасті з піреноїдом. Пори між клітинами відсутні. Карпогон без трихогіни, після запліднення вміст карпогона ділиться та утворюються вісім карпоспор. Безстатеве розмноження здійснюється моноспорами.Чергування поколінь відсутнє, із карпоспор виростає невелика нитка, яка розвивається у пластинчату структуру. Типовий представник Порфіра - Porphyra.

Клас Флоридові - Florideophyceae. Відноситься більшість представників з великими паренхіматичними таломами. У флоридових розрізняють два типи талому: одноосьовий та багатоосьовий. У одноосьового основною частиною являється центральна однорядна нитка, від якої можуть відростати бічні, у багато осьовому є багато осьових ниток, розміщених паралельно, які мають бічні вирости. Клітини - одно- та багатоядерні. Хлоропласти великі, різної форми без піреноїдів. Карпогон із трихогіною. Вегетативне розмноження - частинами талому. Для більшості представників класу характерне чергування поколінь, ізоморфна зміна спорофіту та гаметофіту. Класифікаціябазуєтьсяна особливостях будови органів розмноження та циклу розвитку. Клас поділяється на три порядки:

Порядок Немаліонові - включає морські та прісноводні організми, має розгалужений талом. Розмножується моноспорами. Карпоспори розвиваються в черевній частині карпогона. Чергування поколінь немає Представники: Немаліон - має вигляд слабо розгалуженого слизького шнура, забарвленого в рожевий колір. 10-15 см завдовжки та 1-2 мм завтовшки. Талом багатоосьовий.

Порядок Кріптонемієві - Представники: Дюренея, Кораліна, Літотамніон.

Порядок Церамієві - Представник Полісіфонія - слань у вигляді темно-малінового кущика, ізоморфна зміна поколінь.

РОЛЬ ЧЕРВОНИХУ ПРИРОДІ ТА ВИКОРИСТАННЯ ЇХ В НАРОДНОМУ ГОСПОДАРСТВІ.

1.Червоні водорості є важливими компонентами фітоценозу,джерелом органічної речовини. Червоні водорості утворюють велику кількість карпоспор і тетраспор, які входять до складу фітопланктону прибережної частини моря.

2.Вапняні коралінові водорості відіграють важливу роль в утворенні коралових рифів, відіграють цементуючу дію, підтримують його структуру.

3.Широко використовуються людиною, особливо мешканцями Тихого океану. Багато з них їстівні: із порфіри готують салати, супи.

4.Найбільше практичне значення мають анфельція, філлофора, фурцелярія, що дають желеподібні речовини -- агар-агар, агароїд. Їх промислове використання засноване на вмісті в оболонці клітин фікоколоїдів - слизистих речовин з групи полісахаридів, що розчинюються в гарячій воді з утворенням колоїдних систем. Агар використовують в мікробіології для виготовлення сред,використовується в формації для виготовлення капсул з антибіотиками. В харчовій промисловості використовується для виготовлення мармеладу, варення.