§ 18. Многообразие и значение водорослей

Определения и обозначения

Водоросли — преимущественно водные фотосинтезирующие организмы, у которых нет настоящих корней, стеблей и листьев. Фотосинтез — образование органических веществ с использованием энергии света. Это определение помогает отличать водоросли от высших растений: их объединяет способность к фотосинтезу, но устроены их тела по-разному.

Слоевище, или таллом, — тело водоросли, не разделённое на настоящие органы. У него могут быть разные форма и размер, однако отдельные части не становятся корнем, стеблем или листом. Это понятие нужно, чтобы правильно описывать строение водорослей и не приписывать им органы, которых у них нет.

Одноклеточные водоросли — организмы, тело которых состоит из одной клетки, выполняющей все жизненные функции. Такая клетка получает вещества, растёт и размножается без помощи других клеток своего организма. Понятие помогает понять, как даже микроскопическая клетка может быть самостоятельным организмом.

Многоклеточные водоросли состоят из множества клеток, а их тело может быть нитевидным или пластинчатым. Клеток много, но тело всё равно остаётся слоевищем, а не набором настоящих органов. Это различие позволяет сравнивать водоросли по сложности строения, не путая многоклеточность с наличием корней и листьев.

Как это устроено

Водоросли называют низшими растениями, потому что они, как и растения, способны к фотосинтезу, но их тело устроено проще. У них нет настоящих органов, приспособленных к разным задачам, например корня для поглощения воды и листа для фотосинтеза. Поэтому слово «низшие» описывает особенности организации тела, а не то, что водоросли бесполезны или обязательно примитивны во всех отношениях.

Многие водоросли живут в воде или во влажных местах, где растворены необходимые минеральные вещества. Эти вещества могут поступать прямо через поверхность слоевища, поэтому отдельный корень не требуется. Вода также окружает клетки, а необходимые вещества распространяются между ними; у водорослей нет потребности в развитой системе проводящих тканей, как у крупных наземных растений.

Окраска водорослей связана с пигментами — веществами, которые поглощают свет определённых цветов. У зелёных водорослей заметен зелёный пигмент хлорофилл, бурые имеют дополнительные пигменты бурого оттенка, а у красных выражены красные пигменты. Они способны улавливать свет, проникающий на глубину, поэтому группы отличаются не только цветом, но и типичными местами обитания; размеры представителей каждой группы тоже могут сильно различаться.

Способ размножения зависит от вида и условий. Одноклеточная водоросль может разделиться на две клетки, а у многоклеточной новое слоевище иногда вырастает из его отделившегося фрагмента. Некоторые виды размножаются спорами — клетками, из которых развивается новый организм; при половом размножении сливаются половые клетки, и наследственные признаки потомства сочетаются по-новому.

При фотосинтезе водоросли используют свет, воду и углекислый газ, чтобы образовывать органические вещества, а кислород выделяется в окружающую среду. Органические вещества становятся пищей для других организмов, поэтому водоросли поддерживают водные пищевые цепи. Они также создают места укрытия, а человек использует некоторые виды в пищевой промышленности, для получения лекарственных и других веществ.

Сравнительная характеристика основных групп водорослей

Таблица помогает сопоставить группы сразу по нескольким признакам. Пигменты объясняют окраску, а строение, размеры и среда обитания показывают разнообразие представителей. Примеры и значение подсказывают, где искать водоросли и какую роль они играют.

Разбор задач

Задача 1. Организм имеет зелёное слоевище и обитает в пресной воде. Определите, к какой группе он относится, и назовите признаки, на которых основан вывод.

1. Сначала используем окраску: зелёный цвет характерен для зелёных водорослей, в клетках которых заметен хлорофилл.
2. Затем учитываем среду: пресная вода подходит многим представителям этой группы. Само наличие слоевища тоже указывает на водоросль, но по нему одному нельзя определить группу.
3. Сопоставляем признаки и делаем вывод, не принимая один признак за достаточное доказательство. Без сведений о других особенностях точнее определить вид нельзя.

Ответ: это зелёная водоросль; вывод основан на зелёном слоевище и обитании в пресной воде.

Задача 2. Сравните одноклеточную хламидомонаду и многоклеточную спирогиру: укажите общее и различия в строении, движении и размножении.

1. Общее: обе водоросли фотосинтезируют и не имеют настоящих корней, стеблей и листьев. Их тело — слоевище, а не система органов.
2. Различаем строение: хламидомонада состоит из одной клетки, а спирогира образует длинные нити из множества клеток. Значит, у хламидомонады одна клетка выполняет все жизненные функции, а у спирогиры клетки входят в состав общего слоевища.
3. Сравниваем движение и размножение: хламидомонада способна плавать с помощью жгутиков, спирогира обычно не перемещается целиком и может менять положение нити в воде. Хламидомонада размножается делением клетки и половым путём; у спирогиры возможны фрагментация нити и половое размножение.

Ответ: обе водоросли фотосинтезируют, но различаются числом клеток и способом перемещения; способы размножения включают бесполый и половой пути.

Задача 3. Объясните, почему исчезновение водорослей в водоёме повлияет на животных и человека. Приведите не менее трёх последствий.

1. Начинаем с фотосинтеза: без водорослей станет меньше организмов, производящих органические вещества в водоёме. Значит, уменьшится пища для тех, кто питается водорослями.
2. Прослеживаем последствия для пищевых цепей: вслед за уменьшением водорослей могут сократиться животные, которые ими питаются, а затем и хищники. Человеку станет сложнее получать водные пищевые ресурсы.
3. Учитываем выделение кислорода и укрытия: его образование сократится, а некоторые животные лишатся мест для жизни и защиты. Так исчезновение водорослей затронет разные группы организмов, а не только тех, кто ест их напрямую.

Ответ: возможны уменьшение кормовой базы и численности животных, сокращение кислорода и укрытий, а также снижение доступности водных ресурсов для человека.

Типичные ошибки

Ошибка: называть слоевище корнем, стеблем или листом. Так говорят, потому что у многоклеточной водоросли можно различить части тела, похожие на органы растения. Проверьте себя: настоящие органы отличаются строением и выполняемыми функциями, а части слоевища так не устроены.

Ошибка: считать, что все водоросли живут только в воде. Такое представление возникает из-за самого названия и множества водных примеров. Некоторые виды встречаются на влажной почве, коре деревьев и других сырых поверхностях, поэтому полезно различать «преимущественно водные» и «исключительно водные» организмы.

Ошибка: относить любую зелёную водоросль к наземным растениям или определять группу только по цвету. Цвет может зависеть от пигментов и освещения, а зелёный оттенок сам по себе не доказывает, что перед нами высшее растение. Проверьте строение: если организм фотосинтезирует, но не имеет настоящих органов, это важный признак водоросли.

Ошибка: утверждать, что водоросли приносят только пользу. Обычно вспоминают их роль в образовании кислорода и пищи, но при чрезмерном размножении некоторые виды вызывают цветение воды. Чтобы оценить ситуацию, учитывайте не только наличие водорослей, но и их количество: массовое размножение может ухудшить условия жизни водных организмов.

Связь с другими темами

Для изучения водорослей пригодятся знания о признаках растений, строении растительной клетки и способах размножения организмов. Понимание фотосинтеза помогает объяснить, откуда берутся органические вещества и кислород в водоёме. Позже эти сведения понадобятся при изучении мхов и других высших споровых растений, которые устроены иначе.

Роль водорослей связана с пищевыми цепями и круговоротом веществ в экосистемах: они служат началом питания для многих водных организмов. Эти знания помогают разбираться в экологии водоёмов и их состоянии. Они также важны для аквакультуры, пищевой промышленности и получения лекарственных веществ.

Что запомнить

• Водоросли — фотосинтезирующие организмы, тело которых называют слоевищем.
• У водорослей нет настоящих корней, стеблей и листьев.
• Водоросли бывают одноклеточными и многоклеточными.
• К основным группам относят зелёные, бурые и красные водоросли.
• Водоросли образуют органические вещества и выделяют кислород.
• Они служат пищей и убежищем для водных организмов.
• Водоросли используют в пищевой, фармацевтической и химической промышленности.