Водоросли
фотосинтеза растений является, по существу, биохимическим процессом
преобразования световой энергии в химическую.
Водоросли, уже простейшие из них – сине – зелёные, являются первыми
организмами, у которых появилась в процессе эволюции способность
осуществлять фотосинтез с использованием воды в качестве источника водорода
и выделением свободного кислорода, то есть процесс, свойственный всем
другим водорослям, а за ними и высшим растениям.
Осуществляемый растениями в грандиозном масштабе процесс
преобразования энергии света в химическую энергию продуктов фотосинтеза
является практически единственным ''руслом'', через которое ''вливается'' в
биологически приемлемой форме энергия, необходимая для поддержания жизни и
круговорота веществ в биосфере нашей планеты. Именно поэтому выдающийся
русский естествоиспытатель К.А. Тимирязев говорил о «космической роли
зелёных растений». О размерах фотосинтетической деятельности растений в
планетарном масштабе можно судить по тому, что весь кислород атмосферы
Земли имеет, как сейчас доказано, фотосинтетическое происхождение. Залежи
каменного угля представляют собой своеобразный ''запас'' некогда
преобразованной в результате фотосинтеза растений солнечной энергии,
складированный в определённые геологические эпохи.
Второй особенностью питания водорослей и других растений, не менее
важной, хотя и не такой специфичной, как фотосинтез, является их
способность усваивать азот, серу фосфор, калий и другие минеральные
элементы в виде ионов минеральных солей и использовать их для синтеза таких
важнейших компонентов живой клетки, как аминокислоты, белки, нуклеиновые
кислоты, макроэргические соединения, вещества вторичного обмена. Среди сине
– зелёных водорослей имеются формы, способные осуществлять процесс фиксации
свободного азота атмосферы и превращать его в органические азотные вещества
своего тела.
Клетка водоросли.
Клетка – основная структурная единица тела водорослей, представленных
либо одноклеточными, либо многоклеточными формами.
Особенность одноклеточных форм определяется тем, что здесь организмы
состоят всего из одной клетки, поэтому в её строении и физиологии
сочетаются клеточные и организменные черты.
Мелкая, не видимая простым глазом одноклеточная водоросль выполняет
роль своеобразной фабрики, которая добывает сырьё, его перерабатывает и
производит такие ценные соединения, как белки, углеводы и жиры. Кроме того,
важным продуктом её деятельности считается кислород. Таким образом, она
активно участвует в круговороте веществ в природе. Одноклеточные водоросли
иногда образуют временные или постоянные скопления в виде колоний.
Многоклеточные формы возникли после того, как клетка проделала
длительный и сложный путь развития в качестве самостоятельного организма.
При знакомстве с водорослями бросается в глаза чрезвычайное
разнообразие как форм, так и размеров их клеток. Наибольшая пестрота картин
обнаруживается у свободноживущих одноклеточных водорослей.
У водорослей, в отличие от высших растений, встречаются клетки,
содержимое которых окружено лишь тонкой мембраной. Такие клетки обычно
называют голыми. Они не способны сохранять свою форму и постоянно находятся
в амёбоидном состоянии. Подобного рода клетки встречаются как среди
одноклеточных, так и многоклеточных водорослей, чаще всего на стадии гамет
и зооспор.
Клетки некоторых водорослей (эвгленовых, жёлто – зелёных) помимо
плазмалеммы, окружены кожистым, эластичным слоем. Этот слой получил
название пелликулы, или перипласта. Он состоит из фибриллярного вещества и
имеет сложную, многослойную организацию. Клетки с такой пелликулой обычно
очень изменчивы по форме. Только толстая, похожая на панцирь пелликула
может прочно её зафиксировать. На поверхности пелликулы иногда возникают
складки, выросты в виде зубцов или утолщения, называемые чешуйками. Эти
структуры в различных сочетаниях образуют самые причудливые узоры, придавая
организму неповторимый облик. Но главная их функция – повышение прочности
клеточного покрова.
Последующим развитием растительной клетки следует признать появление
на её поверхности покрова в виде оболочки – сначала пектиновой, а затем и
целлюлозной. Преимущество этого образования состоит в том, что оно удачно
сочетает в себе защитную и опорную функции с возможностью ростовых
процессов и проницаемостью.
Клеточные оболочки водорослей весьма разнообразны как по своему
строению, так и по химическому составу. Толщина оболочки варьируется не
только от вида к виду, но и даже в пределах одного вида в зависимости от
возраста клетки.
По времени заложения и особенностям роста различают первичные и
вторичные оболочки. В активно делящихся клетках обычно образуется только
первичная оболочка. Её рост идёт в двух направлениях: увеличивается
поверхность и толщина.
Вторичная оболочка подвергается гидратации, становится эластичной и
получает возможность растягиваться.
Оболочки многих водорослей снабжаются разного рода выростами в виде
щетинок, шипиков и чешуек. Их роль для клетки неоднозначна: в одних случаях
они выполняют защитную функцию, а в других обеспечивают оптимальные условия
жизни.
В любой клетке различают два тесно связанных друг с другом
компонента: ядро и цитоплазму, причём от степени их развития зависит
уровень организации клетки в целом. Водоросли – единственная группа
растений, где представлены все известные в настоящее время типы клеточной
организации: прокариотическая – у сине – зелёных водорослей,
мезакариотическая – у панцирных жгутиковых, эукариотическая – у водорослей
остальных отделов. У прокариот отсутствует морфологически оформленное ядро,
а его функции выполняет состоящий из микрофибрилл ДНК нуклеоид.
У большинства водорослей в клетке присутствует всего одно ядро, но
известны случаи, когда их бывает два-три и больше. Клетки с несколькими
десятками или сотнями ядер называют цепоидными. Примечательно, что эти
водоросли возвращаются к одноядерному состоянию при образовании
специализированных клеток бесполого и полового размножения.
Форма, размеры и местоположение ядра в клетке сильно варьируется у
разных водорослей, а также в зависимости от фазы развития, на которой
находится тот или иной организм.
Очень мелкие ядра характерны для большинства одноклеточных
водорослей.
В ядре у водорослей выявлены те же самые структуры, что и в ядре
других эукариотов: оболочка, ядерный сок, ядрышко и включения хромотина.
Второй компонент клетки – цитоплазма – состоит из гомогеного
основного вещества и погружённых в него телец различного размера и формы:
митохондрий, диктиосом, эндоплазматической сети. Этот основной набор
органелл присущ клеткам не только растений, но и животных.
В интенсивно растущих клетках, помимо перечисленных органелл, можно
наблюдать хорошо развитую систему пузырьков, или вакуолей.
Также у водорослей имеются хлоропласты. Они могут быть чашевидными,
лентовидными, спиралевидными, пластинчатыми, звездчатыми. Как правило, в
подвижных клетках у зелёных водорослей присутствует всего один хлоропласт,
у водорослей из других отделов их бывает два и больше, у молодых эвиленовых
от 50 до 80, а в старых 200 – 300. Хлоропласты занимают в клетке либо
центральное, либо постенное положение. В строении хлоропласта, помимо
пластичных структур, выявлены более плотные зоны, представляющие собой
скопление ДНК, многочисленных рассеяных мелких частиц – рибосом, глобул
различного размера, формы и состава, которые образуются в ходе фотосинтеза.
Существуют подвижные и неподвижные клетки. Перемещение в жидкой среде
осуществляется при участии особых структур, представляющих собой либо
временные, либо постоянные выросты клетки.
Ресничками называют многочисленные короткие образования, совершающие
энергичные колебательные движения. Псевдоусики или ложные реснички, имеют
вид длинных, очень тонких, неподвижных волосков, которые обнаруживаются
чаще всего только после подкраски.
Под жгутиками понимают длинные малочисленные образования, с меньшей,
чем у ресничек частотой биений и с волнообразным характером движения.
Перечисленные образования – единственные клеточные структуры,
расположенные за пределами самой клетки.
Среди водорослей чаще всего встречаются формы двух- или
одножгутиковые, реже четырёх-, восьмижгутиковые и совсем единичные с
большим числом жгутиков. У некоторых золотистых водорослей между двумя
подвижными жгутиками располагается третий – неподвижный жгутик. С его
