Роль синьо–зелених водоростей в природі та житті людини.

Планктонні та бентосні синьо – зелені водорості відіграють велику роль в житті водних організмів, бо як автотрофи зумовлюють нагромадження первісної органічної речовини. Деякі синьо – зелені водорості мають здатність до азотофіксації – засвоєння азоту з повітря (30 видів: носток, анабена, глеокапса).

Наземні і грунтові синьо – зелені водорості є важливим фактором процесів грунтоутворення і біологічного вивітрювання гірських порід. Особливо ця роль синьо– зелених водоростей помітна на скельних породах, голих субстратах тундр, на примітивних грунтах аридної зони. Важливе значення мають прижиттєві виділення синьо-зелених водоростей, які є різноманітними за хімічною породою та фізіологічним значенням (є токсичні, є стимулятори росту).

Негативна роль – процес “цвітіння” води (спричинюють мікроцистис, мерисмопедія, осциляторія, анабена та інші) – масовий розвиток синьо-зелених водоростей, які внаслідок гниття дають токсичні виділення, як наслідок отруєння риб, тварин, людей.

Позитивне те, що синьо-зелені водорості беруть участь в утворенні сапропелю (гниючий мул на дні стоячих водойм) який використовується як добриво.

При вирощуванні рису вносять в грунт спеціально вирощені синьо-зелені водорості, прибавка врожаю 25%. Також синьо-зелені водорості сприяють утворенню лікувальних грязей.

 

Тема 3. Водорості (Algae)

 

Мета: Висвітлити характерні ознаки справжніх водоростей як еукаріотичних організмів

Професійна спрямованість: Матеріал даної теми може бути використаний вчителем біології при пояснені теми „Водорості”. Біологія 6 кл

 

План

1. Цитологічна організація, рівні морфологічної організації та варіанти структур у водоростей.

2. Способи живлення водоростей.

3. Розмноження водоростей. Чергування ядерних фаз та зміна поколінь.

4. Класифікація водоростей.

Основні поняття теми: Еукаріоти, варіанти структур водоростей, статеве і безстатеве розмноження, ізогамія, гетерогамія, кон’югація, оогамія, ізоморфна і гетероморфна зміна поколінь, чергування ядерних фаз, гаплобіонти, диплобіонти.

Обрані методи: лекція з елементами бесіди.

Питання для самостійного вивчення та осмислення

1.Відмінні ознаки відділів водоростей.

2.Шляхи морфологічної еволюції водоростей.

3.Різноманітність у будові фотосинтезуючого апарату у водоростей в зв’язку з їх еволюцією.

4.Різноманітність циклів відтворення у водоростей.

5.Поширення водоростей у різних середовищах існування.

 

Питання для самоаналізу та самоперевірки

1. Які особливості цитологічної організації еукаріотичних водоростей?

2. Назвіть основні варіанти структури водоростей та охарактеризуйте їх.

3. Як розмножуються водорості нестатево?

4. Які форми статевого розмноження водоростей ви знаєте? Наведіть приклади.

5. Для яких водоростей характерна гетероморфна зміна поколінь?

Рекомендована література

1. Ботаника. Систематика растений / Комарницкий Н.А.[та інші] – М.: Просвещение, 1975. –с. 21-40.

2.Жизнь растений. – М.: Просвещение, 1974, т. 3.

3.Рейвн А. Современная ботаника / А. Рейн, Р. Еверт, С. Айкхорн. –М.:Мир, 1990, т. 1.

– С.152 – 154

4.Морозюк С.С. Систематика рослин / С.С. Морозюк, Л.Г. Оляніцька–К.: Вища школа. – С. 5 – 9

 

І

Водорості у царстві рослин займають особливе положення як історично так і в кругообігу речовин. Очевидно, що наукова назва водорості повинна враховувати не тільки середовище їх існування, але й морфологічні та фізіологічні ознаки. Морфологічно у водоростей відсутній поділ тіла на органи, що характерно для нижчих рослин. Вегетативне тіло водоростей називають сланню або таломом. Талом буває досить різноманітним за будовою, формою та розмірами.

Будова клітин водоростей більш менш однакова і нагадує будову клітин вищих рослин. Представники справжніх водоростей відносяться до еукаріотичних організмів, клітина яких має ядро, мітохондрії, рибосоми, ендоплазматичний ретикулум, комплекс Гольджі та інші органоїди, характерні для клітин еукаріотів.

Зовні клітина вкрита оболонкою: у різних представників вона може бути пектинова, целюлозно-пектинова або целюлозна, часто оболонка буває мінералізована або ослизнена, у деяких представників містить хітин.

Цитоплазма, як правило, займає пристінне положення, має вакуолі та органоїди. Функцію фотосинтезу виконують хлоропласти (раніше їх називали хроматофорами) мають ламелярну будову, але різну форму: дископодібну, зірчасту, зернисту, пластинчасту, сітчасту. Форма хлоропластів, їх кількість та місце в клітині одна з найважливіших систематичних ознак. Пігменти різні, але завжди є хлорофіл, каротин, ксантофіл.

В клітинах водоростей є особливі включення – піреноїди – тільця білкового походження, навколо яких відкладаються поживні речовини. Запасні продукти: волютин, лейкозин, ламінарин, крохмаль.

Для водоростей характерні різні типи зовнішньої будови (структури).

Монадна структура – клітини активно рухаються, мають джгутики, стигму та пульсуючі вакуолі.

Ризоподіальна (амебоїдна) структура – клітини мають тонку цитоплазматичну мембрану, форма тіла постійно змінюється. Джгутиків не мають, рух амебоїдний.

Пальмелоїдна (капсальна) структура – одноклітинні та колоніальні водорості, нерухомі, занурені в слизові капсули (піхви).

Кокоїдна структура – нерухомі клітини вкриті міцною оболонкою. Під час розмноження відновлюють монадну структуру.

Нитчаста (трихальна) структура – характерна для багатоклітинних водоростей, нитки прості або галузяться.

Різнонитчаста (гетеротрихальна) структура – нитки розташовані в різних площинах, мають різну будову та функціональне призначення.

Пластинчаста (тканинна) структура – утворюється з нитчастої внаслідок поділу клітин у двох різних площинах. Талом має вигляд паренхіматичних пластинок.

Сифональна або сифонова структура – одна багатоядерна клітина часто гігантських розмірів.

Сифонокладова структура –багатоядерні клітини з’єднані в багатоклітинні таломи.

 

ІІ

За способом живлення більшість водоростей належить до облігатних фототрофних організмів Проте існують групи водоростей, що легко переходять на гетеротрофне або фотогетеротрофне (міксотрофне) живлення.

За значенням основний спосіб живлення для водоростей - фототрофний. Облігатні фотосинтетики представники зелених: роду Chlorococum, деякі види Chlamidomonas, деякі діатомові. Гетеротрофне живлення можливе завдяки тому що багато водоростей можуть засвоювати ті чи інші органічні речовини в залежності від їх хімічної природи. Так, для більшості хлорел джерелом вуглецю є глюкоза, деякі форми використовують фруктозу, також може використовуватись ацетат, піруват та інші органічні кислоти.

Ріст водоростей з гетеротрофним способом живлення здійснюється повільніше, ніж у водоростей з автотрофним способом живлення. Перехід від одного способу живлення до іншого пов’язаний з індукцією додаткових ферментних систем. Органічні речовини, які поглинаються водоростями окисляються до СО₂, потім використовуються для фотосинтезу. Іноді спостерігається пряме використання органічних речовин.

Крім використання органічних сполук в якості джерела вуглецю, водорості можуть переключатись з асиміляції неорганічного нітратного азоту на засвоєння органічних джерел азоту – сечовини, амідів, деяких амінокислот.

Різноманітні способи живлення водоростей розширюють їх ареал і дозволяють зайняти різноманітні екологічні ніші.

IІІ

Водорості розмножуються вегетативним, нестатевим та статевим шляхом.

Вегетативно водорості розмножуються поділом клітин у одноклітинних, розпаданням колоній у колоніальних, частинами слані у багатоклітинних або шляхом утворення нових колоній всередині материнської колонії.

У деяких нитчастих окремі частини талому округляються, накопичують запасні поживні речовини та пігменти, оболонки потовщуються, клітини переходять у стан спокою, такі утворення називаються акінети.

Нестатеве розмноження досить різноманітне. Здійснюється при допомозі спеціальних клітин – спор (нерухомі) або зооспор (мають джгутики активно рухаються). Утворюються в звичайних вегетативних клітинах або в спорангіях чи зооспорангіях.У хлорококових і жовто-зелених утворюються нерухомі апланоспори чи автоспори, які ще в материнській клітині набувають ознак останньої. Нестатеве розмноження не спостерігається у представників відділів Харові, Діатомові, класу Фукусові (бурі водорості), Сифонові та Кон’югати (зелені водорості).

Статеве розмноження досить поширене і різноманітне за формою. Статевий процес відбувається в два етапи: плазмогамія (злиття цитоплазми) і каріогамія (злиття ядер). Утворена зигота, під час проростання у утворює нову особину або зооспори. В одноклітинних джгутикових відбувається статевий процес хологамія (зигогамія) – злиття двох вегетативних особин. Злиття протопластів вегетативних клітин, які не диференційовані на гамети, але виконують їх функцію, називають кон’югацією.

У багатьох водоростей у материнських клітинах – гаметангіях – утворюються статеві клітини, які попарно копулюють, і утворюється зигота. Залежно від будови гамет, що копулюють між собою, розрізняють такі форми статевого процесу:

Ізогамія – копулюють рухомі гамети однакового розміру і форми. При ізогамії розрізняють гомоталічні види (копуляція гамет з одного талому) і гетероталічні –копулюють гамети з різних таломів.

Гетерогамія – злиття рухливих гамет, з яких одна більша.

Оогамія – попарне злиття яйцеклітини – жіночої гамети, великої за розміром, із запасом поживних речовин, нерухомої (утв. в оогоніях) і сперматозоїда – малого за розміром, рухливого, з джгутиками (утв. в антеридіях).

В усіх випадках статевого процесу утворюється зигота, яка по різному проростає, в зв’язку з чим у водоростей спостерігається 3 типи чергування ядерних фаз. У більшості водоростей редукція кількості хромосом відбувається під час проростання зиготи і новоутворена рослина має гаплоїдний (n) набір хромосом – їх називають гаплобіонтами.

У діатомових та фукальних (відділ Бурі водорості) зигота проростає без редукції, тоді весь життєвий цикл проходить в диплоїдній фазі – організми називаються диплобіонтами.

У високо організованих зелених водоростей (кладофорові, ульвові), бурих (феофіцієві), червоних водоростей зигота проростає без редукційного поділу в диплоїдну рослину спорофіт, на якій формуються органи безстатевого розмноження з гаплоїдними спорами або зооспорами. Останні проростають в гаплоїдний гаметофіт, на якому розвиваються гамети.

Таким чином у таких водоростей спостерігається чергування гаплоїдної і диплоїдної ядерної фази та двох поколінь спорофіту і гаметофіту. Зміна поколінь може бути ізоморфною (гаметофіт і спорофіт морфологічно не різняться) і гетероморфною, коли гаметофіт і спорофіт морфологічно різні (спорофіт великий домінуючий, гаметофіт – редукований дрібний).

 

ІV

Класифікація водоростей

Прокаріотичні водорості

Відділ Синьозелені водорості - Cyanophyta

Водорості дискокристати

Відділ Евгленофітові водорості - Euglenophyta

Водорості тубулокристати

Амебо-флагеляти

Відділ Хлорарахніофітові водорості - Chlorarachniophyta

Страменопіли. Група відділів хромофітових водоростей

Відділ Рафідофітові водорості - Raphidophyta

Відділ Золотисті водорості - Chrysophyta

Відділ Евстигматофітові водорості - Eustigmatophyta

Відділ Жовтозелені водорості - Xanthophyta

Відділ Бурі водорості - Phaeophyta

Відділ Діатомові водорості - Bacillariophyta

Відділ Диктіохофітові водорості - Dictyochophyta

Альвеоляти

Відділ Динофітові водорості - Dinophyta

Водорості платикристати

Відділ Гаптофітові водорості - Haptophyta

Відділ Криптофітові водорості - Cryptophyta

Відділ Глаукоцистофітові водорості - Glaucocystophyta

Відділ Червоні водорості - Rhodophyta

Відділ Зелені водорості - Chlorophyta

 

 

Тема 4. Відділ Бурі водорості (Phaеophyta).

Мета: На прикладі будови та розмноження окремих представників показати місце бурих водоростей в еволюції рослинного світу.

Професійна спрямованість: Матеріал даної теми може бути використаний вчителем біології при пояснені теми „Водорості”. Біологія. 6 кл

 

План:

1. Біохімічні, цитологічні особливості, типи морфологічних структур та будова талому бурих водоростей.

2. Розмноження та життєві цикли.

3. Система відділу Бурі водорості.

4. Екологія, поширення та значення бурих водоростей.

Основні поняття теми: фізоїди, меристодерма, повітряні пухирі, базальний диск, гетероморфна та ізоморфна зміна поколінь, концептакули, скафідії, рецептакули, оогамія, гетерогамія, ізогамія.

Обрані методи: лекція з демонстрацією таблиць.

Питання для самостійного вивчення:

1. Походження та еволюція бурих водоростей.

2. Особливості будови, розмноження та життєвого циклу диктіоти.

Запитання для самоаналізу і самоперевірки

1. У яких бурих водоростей спостерігається ізоморфна зміна поколінь?

2. Назвіть продукти асиміляції бурих водоростей.

3. Як називаються заглибини талому, в яких розвиваються гаметангії бурих водоростей?

4. Яка особливість будови клітинної оболонки бурих водоростей?

5. Яку будову мають монадні стадії бурих водоростей (зооспори і гамети)?

 

Рекомендована література

1. Липа О. Л. Ботаніка. Систематика нижчих і вищих рослин / О. Л. Липа,

І. А Добровольський– К.: Вища школа, 1975. – С. 93 – 102

2. Комарницкий Н. А. Ботаника. Систематика растений / Н. А. Комарницкий– М.:1975. – С. 75-84.

3. Рейвн А. Современная ботаника / А. Рейвн, Р. Еверт, С. Айкхорн –М.: Мир, 1990,

т. 1. – С. 239-243

4. Лавітська З. Г. Нижчі рослини / З. Г. Лавітська, В. А.Ковтун – К.: Радянська школа, 1978.

5. Морозюк С. С. Систематика рослин / С. С Морозюк, Л. Г. Оляніцька – К.: Вища школа. – С. 19-26.

6. Жизнь растений. – М.: Просвещение, 1974, т. 3.

І