Водорості: зелені, бурі та червоні (багрянки) — будова, розмноження і значення

Назад до змісту довідника

Близько 30 тис. видів. Водорості — це нижчі рослини, більшість з яких мешкає у водному середовищі. Розміри водоростей дуже різноманітні і коливаються від мікроскопічних (одноклітинні форми) до 60 м завдовжки (макроцистис). В основі класифікації водоростей лежить наявність відповідних наборів пігментів.

Тіло водоростей представлене таломом, або сланню, не диференційованим на органи і тканини. Деякі водорості за допомогою ризоїдів (спеціальні вирости клітин) прикріплюються до субстрату. За морфологічною організацією виділяють одноклітинні та багатоклітинні (нитчасті та пластинчасті) форми. Клітина водорості характеризується наявністю клітинної стінки; всередині міститься одне або кілька ядер, вакуоля, хроматофор та інші органели. Хроматофори дуже різноманітні за формою і містять специфічний набір пігментів. Розмноження водоростей відбувається нестатевим або статевим шляхом.

Відділ Зелені водорості

Найчисленніший відділ водоростей. Поширені в прісних водоймах, морях, ґрунті, на корі дерев та камінні. Характерний хлорофіл (форми a і b), який переважає над іншими пігментами (каротиноїдами), що зумовлює їхнє трав’янисто-зелене забарвлення. Запасною речовиною є крохмаль, що відкладається всередині хлоропласта.

Одноклітинні зелені водорості

Хламідомонада — прісноводна одноклітинна водорість грушоподібної форми. Має два джгутики однакової довжини, дві скоротливі вакуолі біля їхньої основи, чашоподібний хроматофор з піреноїдом (зоною утворення й запасання крохмалю), клітинне ядро та червоне світлочутливе вічко (стигму), завдяки якому здійснюється позитивний фототаксис (рух у бік джерела світла).

Рис. 1. Будова хламідомонади.

У сприятливих умовах розмножується нестатево за допомогою гаплоїдних дводжгутикових зооспор. У несприятливих умовах відбувається статевий процес (ізогамія): клітини утворюють гамети, які попарно зливаються, формуючи диплоїдну товстостінну зиготу (зигоспору), що зимує. Навесні зигота ділиться мейозом, утворюючи 4 гаплоїдні клітини. У життєвому циклі домінує гаметофіт.

Рис. 2. Життєвий цикл хламідомонади.

Хлорела — одноклітинна нерухома водорість кулястої форми. Мешкає у воді, вологому ґрунті або на корі дерев. Не має джгутиків, світлочутливого вічка та скоротливих вакуолей. У клітині містяться ядро, чашоподібний хроматофор і типові рослинні органели. Розмножується виключно нестатево за допомогою нерухомих спор; статевий процес невідомий.

Рис. 3. Будова хлорели.

Плеврокок — суходільна водорість кулястої форми. Не має джгутиків, вічка та великої центральної вакуолі; містить пластинчастий хроматофор і одне ядро. Утворює зелені нальоти на стовбурах дерев, парканах і скелях. Розмножується виключно поділом клітини навпіл.

Колоніальні зелені водорості

Вольвокс — колоніальна прісноводна зелена водорість, що має вигляд порожнистої слизової кулі діаметром до 1–2 мм. Поверхня утворена клітинами, з’єднаними між собою цитоплазматичними містками.

Кожна клітина подібна за будовою до хламідомонади (містить одне ядро, хроматофор і два джгутики). У колонії спостерігається спеціалізація клітин: більшість становлять дрібні вегетативні клітини, між якими розташовані більші генеративні клітини. Розмноження вегетативне (поділом генеративних клітин з утворенням дочірніх колоній усередині материнської) та статеве (оогамія).

Рис. 4. Будова вольвокса.

Багатоклітинні зелені водорості

Спірогіра — нерозгалужена прісноводна нитчаста водорість, що вільно плаває у воді (утворює жабуриння), ризоїди відсутні. Клітини витягнуті, містять цитоплазму з органелами, велику центральну вакуолю та підвішене на цитоплазматичних тяжах ядро. Хроматофор має вигляд однієї або кількох спірально закручених стрічок із численними піреноїдами. Нестатеве розмноження відбувається фрагментацією нитки, статевий процес — кон’югація (дві сусідні нитки з’єднуються містками, вміст клітин зливається й утворюється зигота). Навесні зигота зазнає мейозу: утворюються 4 гаплоїдні клітини, три з яких дегенерують, а одна дає початок новій нитці.

Рис. 5. Будова спірогіри.

Улотрикс — нитчаста нерозгалужена водорість, що утворює яскраво-зелені обростання на підводних каменях і корчах. Складається з ряду однакових циліндричних клітин і прикріплюється до субстрату безбарвною базальною клітиною. Хроматофор має вигляд незамкненого кільця (пояска), у клітині є одне ядро. Розмножується нестатево (чотириджгутиковими зооспорами) та статево (ізогамія дводжгутиковими гаметами). Після зимівлі зигота ділиться мейозом, утворюючи 4 зооспори.

Ульва (морський салат) — морська багатоклітинна водорість із пластинчастим двошаровим таломом, звуженим в основі в короткий черешок із ризоїдами. Для ульви характерне чергування диплоїдного спорофіта та гаплоїдного гаметофіта, які мають цілком однакову зовнішню будову (ізоморфна зміна поколінь). На спорофіті мейозом утворюються гаплоїдні спори, на гаметофітах — гамети.

Кладофора — прісноводна або морська розгалужена нитчаста водорість у вигляді прикріплених до дна кущиків. Нитки утворені довгими багатоядерними клітинами з товстою шаруватою оболонкою та сітчастим хроматофором. Розмножується зооспорами та ізогаметами.

Відділ Бурі водорості

Виключно багатоклітинні рослини (близько 2 тис. видів), переважно морські бентосні форми помірних та холодних широт. Заселяють глибини від припливно-відпливної зони до 20–30 м і можуть утворювати гігантські плаваючі скупчення (Саргасове море).

Забарвлення варіює від оливково-зеленого до темно-бурого завдяки пігменту фукоксантину, який маскує хлорофіли (a і c) та каротиноїди. Слань макроскопічна, стрічкоподібна (ламінарія), кущиста (саргасум) або дихотомічно розгалужена (фукус); до ґрунту прикріплюється ризоїдами чи підошвою. У товщі слані високоорганізованих представників наявні провідні елементи, подібні до ситоподібних трубок вищих рослин.

Запасними речовинами є полісахарид ламінарин, багатоатомний спирт маніт та олії. Розмноження нестатеве (рухливими дводжгутиковими зооспорами або нерухомими спорами) та статеве (ізогамія, оогамія); у життєвому циклі більшості видів чергуються спорофіт і гаметофіт.

Рис. 6. Деякі представники бурих водоростей.

Відділ Червоні водорості (Багрянки)

Переважно морські бентосні рослини (понад 4 тис. видів), які заселяють теплі моря та значні глибини (до 200–260 м — рекорд серед фотосинтезувальних рослин завдяки здатності вловлювати слабке синє світло). Прісноводних форм небагато.

Крім хлорофілів (a і d) та каротиноїдів, містять червоні й сині пігменти — фікобіліни (фікоеритрин і фікоціанін). Таломи переважно багатоклітинні: ниткоподібні, кущисті, розчленовані або пластинчасті (порфіра); кріпляться до субстрату ризоїдами. Оболонка клітин містить багато пектинів та складних колоїдних полісахаридів, з яких добувають агар-агар. Запасною речовиною є багрянковий крохмаль та ліпіди.

Нестатеве розмноження відбувається за допомогою нерухомих спор, що дозрівають у спорангіях; статевий процес — оогамія. Характерною рисою багрянок є повна відсутність джгутикових рухливих клітин на всіх стадіях життєвого циклу.

Значення водоростей у природі та житті людини

У природі водорості є головними продуцентами органічної речовини у водоймах і збагачують воду та атмосферу киснем у процесі фотосинтезу. Вони утворюють фітопланктон і фітобентос, слугуючи первинною ланкою трофічних ланцюгів для водних тварин, а підводні зарості є середовищем життя і нересту риб.

У господарській діяльності людини водорості мають багатобічне застосування:

• Харчова промисловість: вживання в їжу морської капусти (ламінарії), порфіри (норі) та ульви.
• Отримання агар-агару: екстракція з багрянок желеутворювальної речовини для кондитерського виробництва (мармелад, пастила, суфле) та мікробіології (живильні середовища для бактерій).
• Хімічна й фармацевтична промисловість: промислове добування йоду, солей калію, натрію та альгінатів із бурих водоростей.
• Сільське господарство: використання водоростей як органічних добрив і кормових добавок для тварин.
• Біотехнологія та екологія: культивування хлорели для біологічного очищення стічних вод і регенерації кисню в замкнених системах.
• Негативне значення: масове розмноження одноклітинних зелених водоростей спричиняє «цвітіння» води, дефіцит кисню та замор риби.