Нижчі рослини, або водорості

 

Підцарство Нижчі рослини об’єднує 12 відділів водоростей: Зелені, Жовто-зелені, Золотисті, Бурі, Червоні, Діатомові та інші. Найбільш численними є зелені та діатомові водорості. Загальна кількість видів водоростей перевищує 40 тис. Розміри та форма тіла водоростей найрізноманітніші. Одні з них – одноклітинні і мають мікроскопічні розміри, інші – колоніальні або багатоклітинні, тіло яких може досягати довжини кількох метрів.

Водорості не мають корені, стебла та листків, а також провідної системи. Тіло їх складається з маси однакових клітин, які не формують тканини, і називається сланню, або таломом (від гр. thallos – зелена гілочка). У процесі розмноження вони не утворюють зародка.

 

Особливості життєдіяльності водоростей

 

Водорості звичайно живуть у воді, але зустрічаються види, що існують на камінні, стовбурах дерев, у ґрунті і навіть на хутрі тварин.

Більшість водоростей містять хлорофіл і живляться автотрофно, проте часто їх зелене забарвлення маскується іншими пігментами. Однак численні види водоростей здатні засвоювати із оточуючого середовища і органічні речовини, внаслідок чого має місце змішане живлення різного рівня прояву. Деякі види цих водоростей за певних умов можуть повністю перейти на гетеротрофне живлення, наприклад, хлорела, хламідомонада, навікула та інші. У окремих видів водоростей ця особливість сягає так далеко, що вони повністю втрачають хлорофіл (політома, хлоротеціум тощо).

За степенем прояву здатності до гетеротрофного живлення водорості поділяються на ряд життєвих форм, які пристосувалися до існування на інших організмах, переважно на рослинах: епіфіти, ендофіти, паразити та симбіонти.

Епіфіти (від гр. epi – на та phyton – рослина) прикріплюються до поверхні іншої рослини, використовуючи її як опору. Вони живляться автотрофно за рахунок засвоєння вуглекислого газу.

Ендофіти (від гр. endon – всередині та phyton – рослина) частково проникають всередину рослини між її клітинами, але не викликають помітних руйнувань тіла хазяїна.

Паразити не лише проникають у тіло іншої рослини, але й викликають відмирання уражених тканин, вилучаючи із них частину свого живлення. У одних паразитуючих форм водоростей наявний хлорофіл, і живлення у них змішане (зелена водорість цефалеврос). Інші – зовсім втратили хлорофіл, стали безбарвними і повністю перейшли на органічне живлення за рахунок ураженої ними рослини (червона водорість ґарвеєла, зелена водорість родохітріум).

Симбіоз серед водоростей досить розповсюджений, класичним прикладом чого є лишайники. Зустрічається також симбіоз водоростей з інфузоріями, гідрами, червами та іншими тваринами. Це явище притаманне переважно примітивним зеленим водоростям, у першу чергу одноклітинним.

 

Будова водоростей

 

Тіло одноклітинних водоростей зовні вкрито твердою целюлозною оболонкою, під якою знаходиться цитоплазма з ядром та одним або декількома пігментними органоїдами – хроматофорами (від гр. chrōmatos– колір та phoros – той, що містить). У товщі хроматофорів можна помітити особливі білкові тільця – піреноїди (від гр. pirēn – зернина та еidos – форма), навколо яких відкладаються переважно крохмаль як запасна поживна речовина. Характерними представниками одноклітинних водоростей є хламідомонада, хлорела (зелені водорості), ботрідіопсис (різноджгутикові водорості), більшість видів діатомових водоростей.

Значна частина водоростей має багатоклітинне тіло, внаслідок чого досягаються не лише значні його розміри, а й певна диференціація частин тіла відповідно до їх функцій.

Проміжною формою між одноклітинними та багатоклітинними водоростями є колоніальні водорості. Їх тіло також складається з багатьох клітин, але всі вони абсолютно однакові та з’єднані між собою нещільно. Клітини, що формують колонію, звичайно утворюються з однієї початкової клітини, але після поділу не розходяться, як у одноклітинних форм, а залишаються разом. Представниками колоніальних водоростей є зелені водорості вольвокс та педіаструм.

Типові багатоклітинні водорості також формуються із однієї материнської клітини, але при цьому дочірні клітини залишаються щільно з’єднаними між собою. У подальшому дочірні клітини розмножуються поділом і деякою мірою диференціюються в залежності від місця розташування в тілі водорості.

У найпростішому випадку поділ початкової клітини здійснюється у одному напрямку, внаслідок чого формується тіло нитчастої форми, яке мають зелені прості (спірогира, улотрикс) та гілкуваті (кладофора) нитчасті водорості, що складають баговиння у прісних водоймах. Подібні форми наявні також у бурих, червоних, різноджгутикових і навіть діатомових водоростей.

Якщо початкова клітина ділиться у взаємноперпендикулярних напрямках, то утворюються пластинчасті форми (зелена водорість монострома).

І нарешті, якщо поділ початкової клітини відбувається у трьох взаємноперпендикулярних напрямках, то формується багатошарове тіло водорості. Найвищого розвитку цей тип будови тіла досягає у зелених водоростей класу Харові, або Променясті, які відрізняються значними розмірами (довжиною до 1 м) та складною будовою. Тіло цих водоростей складається з головної вісі (“стебельця”), розташованих на ній кілець коротких ниткоподібних “листочків” та ризоїдів – тоненьких безбарвних ниточок, за допомогою яких рослина закріплюється в мулі.

Більш високим розвитком відрізняються багатоклітинні бурі водорості, які досягають десятків метрів у довжину і характеризуються досить складним зовнішнім розчленуванням тіла, яке нагадує тіло вищих рослин (саргасові водорості). Складна і їх анатомічна будова: клітини групуються у справжні, хоча й примітивні тканини – асиміляційну, провідну, механічну, запасальну тощо.

У інших водоростей тіло може мати значні розміри та диференціювання частин за відсутності клітинної будови. Причому, ці частини нагадують листки, стебло та корені вищих рослин. У них у масі цитоплазми, оточеної загальною целюлозною оболонкою, міститься багато ядер та хроматофорів. Такі водорості називаються неклітинними. Прикладами їх можуть бути прісноводна вошерія та морська каулерпа (зелені водорості), а також ботридіум (різноджгутикові).

 

Розмноження водоростей

 

Розмноження водоростей не менш різноманітне, ніж їх будова.

Вегетативне розмноження водоростей відбувається поділом клітин, розпаданням ниток або колоній, частинами слані. Рідше здійснюється спеціалізоване вегетативне розмноження за допомогою бульбочок.

Безстатеве розмноження водоростей відбувається за допомогою зооспор або спор – одноклітинних утворень, що формуються всередині вегетативних клітин або в особливих органах – зооспорангіях або спорангіях шляхом поділу внутрішнього вмісту.

Статевий процес у водоростей полягає у злитті двох гамет і утворенні зиготи. Зигота розвивається в нову особину. Його види досить різноманітні. Якщо зливаються дві (чоловіча та жіноча) рухомі, однакові за розмірами та формою гамети, відбувається ізогамія. Злиття двох рухомих гамет, різних за розмірами, називають гетерогамією. Оогамія – це статевий процес, коли велика нерухома жіноча гамета – яйцеклітина запліднюється маленькою чоловічою – сперматозоїдом (сперматозооном). Яйцеклітини розвиваються в оогоніях, а сперматозоони – в антеридіях. Клітини, в яких формуються ізогамети та гетерогамети, називаються гаметангіями.

У одноклітинних водоростей, наприклад, у хламідомонади, під час статевого розмноження можуть зливатися (копулювати) не гамети, а дві дорослі особини. У цьому випадку із зиготи утворюється чотири дочірні водорості. Такий тип статевого процесу називають хологамією.

Деякі водорості розмножуються через кон’югацію, коли зливаються протопласти двох вегетативних клітин (спірогіра). При цьому утворюється зигота, яка дає початок новій особині. Такий вид статевого розмноження називається зигогамією.

У переважній більшості водоростей редукція числа хромосом відбувається під час проростання зиготи, і новоутворена рослина має гаплоїдний набір хромосом. Такі організми називаються гаплоїдними. У діатомових та бурих водоростей зигота проростає без редукції числа хромосом, і весь життєвий цикл їх проходить у диплоїдній фазі.

У високоорганізованих зелених, бурих та червоних водоростей зигота без редукційного поділу проростає у диплоїдний спорофіт, на якому формуються органи нестатевого розмноження з гаплоїдними спорами або зооспорами. Спора чи зооспора проростає у гаплоїдний гаметофіт, на якому формуються статеві органи, що продукують гамети. Таким чином, у цих водоростей спостерігається чергування фаз, або поколінь життєвого циклу. При цьому спорофіт і гаметофіт можуть бути ізоморфними (не розрізнятися морфологічно) або ж гетероморфними (спорофіт – великий, домінуючий, а гаметофіт – редукований, дрібний).

 

Розповсюдження водоростей

 

Як наголошувалося вище, переважна більшість водоростей живе у водному середовищі. Одні з них існують у солоній воді океанів та морів, інші – в прісній воді річок, озер та інших водойм. Однією з основних умов життєдіяльності водоростей є наявність світла, тому в поверхневих шарах води їх завжди більше.

За місцем існування водорості поділяються на дві великі групи: ті, що живуть у водоймах, та ті, що живуть поза водоймами. У кожній з цих груп розрізняють екологічні форми існування водоростей. Водорості, що живуть у водоймах, поділяються на планктон, бентос, перифітон. Планктон (від гр. plankton – те, що блукає) складають дуже дрібні водорості, які знаходяться у товщі води в завислому стані (хламідомонада, вольвокс, пондорина, макроцистіс тощо). Бентос (від гр. benthos – глибина) – це водорості, які живуть на дні водойм (харові, багато діатомових). Перифітон (від гр. peri – біля та phyton – рослина) складають водорості, якими обростають підводні предмети або вищі рослини водойм (червоні та бурі водорості морів). Деякі види водоростей спроможні існувати в гарячих джерелах, а також у водоймах з підвищеною концентрацією солей.

Водорості, які живуть поза водоймами діляться на ґрунтові – живуть на ґрунті або у ґрунті (ботридій, деякі види вошерії), наземні – на корі дерев, на скелях (трентеполія, плеврокок та інші).