§ 37. Многообразие водорослей

Определения и обозначения

Таллом, или слоевище, — тело водоросли, не разделённое на настоящие органы и ткани. У высших растений корень, стебель и листья имеют особое строение и выполняют разные задачи, а таллом устроен проще. Поэтому даже заметные части крупной водоросли не называют настоящими органами. Это понятие помогает не путать водоросли с растениями, у которых органы сформированы.

Одноклеточная водоросль — организм из одной клетки, которая выполняет все жизненные функции: питается, дышит и размножается. Такая клетка может быть микроскопической, но представляет собой самостоятельный организм. Например, хламидомонада передвигается с помощью жгутиков и воспринимает свет. Определение показывает, что число клеток не мешает организму выполнять полный набор жизненных процессов.

Колониальная водоросль — группа связанных между собой клеток, совместно образующих колонию, но не настоящие ткани. Клетки располагаются рядом и могут взаимодействовать, однако каждая сохраняет значительную самостоятельность. Колонию важно отличать от многоклеточного организма: простого объединения клеток недостаточно, чтобы назвать их тканью. Этот признак помогает правильно определить уровень организации водоросли.

Многоклеточная водоросль — организм из множества клеток, образующих общий таллом. Его части иногда похожи на корни, стебли или листья, но не являются такими органами: у них нет свойственного высшим растениям устройства и разделения функций. Водоросль прикрепляется к поверхности или поглощает вещества всей поверхностью тела. Понятие объясняет, почему крупный размер сам по себе не означает наличие органов.

Как это устроено

Водоросли очень различаются по размеру и строению: среди них есть микроскопические одноклеточные формы и крупные многоклеточные. Такое разнообразие связано с тем, что клетка может жить самостоятельно, объединяться с другими клетками или входить в состав общего таллома. В водной среде организму не всегда нужны органы, которые у наземных растений обеспечивают опору и доставку воды. Поэтому строение водорослей может оставаться сравнительно простым даже при крупном размере.

Хламидомонада состоит из одной клетки, и все её жизненные процессы происходят внутри неё. Вольвокс образует колонию из множества связанных клеток, расположенных вместе, однако такая группа не становится организмом с настоящими тканями. Спирогира — многоклеточная водоросль: её клетки соединены в длинные нити, составляющие таллом. Сравнивая примеры, нужно смотреть не только на число клеток, но и на то, образуют ли они общий многоклеточный организм или колонию.

Окраска водорослей зависит от набора пигментов — веществ, которые поглощают свет. У зелёных водорослей заметен хлорофилл, а у бурых и красных есть дополнительные пигменты, меняющие общий цвет таллома. Разные пигменты поглощают свет неодинаково, а с глубиной меняется состав света, проникающего в воду. Поэтому некоторые водоросли с определённым набором пигментов могут жить глубже других, хотя глубина зависит также от прозрачности воды и условий среды.

Зелёные водоросли обычно содержат много хлорофилла и часто встречаются в пресных водоёмах, хотя живут и в морях. Бурые водоросли имеют буроватую окраску благодаря дополнительным пигментам; многие из них — крупные морские формы, например ламинария. Красные водоросли содержат красные пигменты и в основном обитают в морях; некоторые способны жить на большей глубине, чем многие зелёные. Эти особенности помогают сравнивать группы, но окраска и место обитания не всегда позволяют определить конкретный вид.

Водоросли фотосинтезируют: используя свет, они образуют органические вещества и выделяют кислород. Поэтому они служат пищей для многих водных животных и входят в основу пищевых цепей. Человек употребляет некоторые водоросли в пищу и использует их вещества в промышленности, например при производстве пищевых продуктов и других материалов. Их значение связано и с природными экосистемами, и с практическими потребностями людей.

Основные группы водорослей и их особенности

Таблица помогает сравнить группы сразу по нескольким признакам, а не только по цвету. При определении сначала обратите внимание на пигменты и строение таллома, затем сопоставьте их с местом обитания. Примеры показывают типичные варианты, но не означают, что все виды группы устроены одинаково.

Разбор задач

Задача. Определите, к какой группе по строению относятся хламидомонада, вольвокс и спирогира: одноклеточным, колониальным или многоклеточным водорослям. Для решения важно выяснить, сколько клеток образуют каждый организм и как они связаны. Не следует автоматически считать любое скопление клеток многоклеточным организмом. Сравним примеры по очереди.

1. Хламидомонада состоит из одной клетки, которая самостоятельно выполняет жизненные функции. Значит, это одноклеточная водоросль.
2. Клетки вольвокса объединены в совместно живущую группу, но не образуют настоящих тканей. Поэтому вольвокс относят к колониальным водорослям.
3. Спирогира образует нити из множества клеток, входящих в общий таллом. По плану задачи это многоклеточная водоросль.

Ответ. Хламидомонада — одноклеточная, вольвокс — колониальная, спирогира — многоклеточная водоросль. Решение основано не только на количестве клеток, но и на том, как они организованы. Колония и многоклеточный таллом — разные уровни строения.

Задача. Водоросль имеет бурый таллом и обитает в море. Назовите наиболее вероятную группу и объясните, какие признаки помогли сделать вывод. В условии даны два признака: окраска тела и место обитания. Каждый из них полезен, но надёжнее рассматривать их вместе.

1. Бурый цвет указывает на наличие пигментов, характерных для бурых водорослей, в том числе фукоксантина.
2. Морская среда тоже типична для многих представителей этой группы, часто имеющих крупный таллом.
3. Совпадение окраски и места обитания делает эту группу наиболее вероятной, но для точного определения вида понадобились бы дополнительные признаки.

Ответ. Вероятнее всего, это бурая водоросль. Вывод основан одновременно на бурой окраске и морском местообитании. Эти признаки позволяют предположить группу, но не назвать конкретный вид.

Задача. Сравните две водоросли: первая зелёная и живёт в пресном водоёме, вторая красная и встречается в море. Объясните, почему одной окраски недостаточно для точного определения вида. Сначала нужно отделить признаки группы от признаков отдельного вида. Окраска помогает предположить группу, но внутри неё есть разные организмы.

1. Зелёная окраска связана с хлорофиллом и может указывать на зелёную группу, а пресная вода согласуется с типичным местом обитания многих её представителей.
2. Красный цвет связан с другими пигментами и вместе с морским местообитанием позволяет предположить красную группу.
3. Учитываем, что у представителей одной группы могут различаться форма, строение и другие признаки. Для определения вида нужны более подробные сведения, чем цвет и место обитания.

Ответ. Первая водоросль, вероятно, относится к зелёным, а вторая — к красным. По окраске и среде можно выдвинуть предположение о группе, но нельзя точно установить вид. Для точного определения сравнивают дополнительные особенности строения и другие признаки.

Типичные ошибки

Называть таллом корнем, стеблем и листьями — ошибка: у водорослей нет настоящих органов высших растений. Похожая форма крупных частей тела может сбивать с толку, особенно если они выполняют отдельные функции. Проверьте себя вопросом: разделено ли тело на органы с характерным строением? Если нет, правильнее говорить о талломе и его частях.

Считать колонию многоклеточным организмом неверно, потому что связанные клетки колонии не образуют настоящих тканей. Их близкое расположение создаёт впечатление единого тела, поэтому эти понятия легко спутать. Чтобы проверить ответ, выясните, образуют ли клетки общий многоклеточный таллом или просто совместно живущую группу. Вольвокс — пример колониальной водоросли.

Представление, что все водоросли зелёные, не учитывает разнообразие пигментов. Зелёный цвет хорошо знаком по многим растениям и водорослям, поэтому его ошибочно принимают за общий признак всей группы. Вспомните бурые и красные водоросли и их дополнительные пигменты. Если цвет не зелёный, это не значит, что организм не водоросль.

Считать, что водоросли живут только в пресной воде, — значит упускать морские группы. Некоторые водоросли действительно обычны в прудах и озёрах, но многие бурые и красные представители обитают в морях. Ошибка возникает, если судить по нескольким знакомым примерам. Перед выводом о местообитании уточните, идёт ли речь о конкретном виде или о водорослях в целом.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что клетка — основная структурная единица живого организма, и различать одноклеточные и многоклеточные формы. Сравнение таллома с органами и тканями высших растений помогает увидеть, как различается сложность строения организмов. Оно также показывает, почему сходство внешнего вида ещё не означает одинакового устройства.

Знание о фотосинтезе связывает тему водорослей с изучением питания растений и обмена веществ. В водных экосистемах водоросли производят органические вещества, поэтому становятся пищей для других организмов и участвуют в пищевых цепях. Эти сведения пригодятся при разборе связей между живыми организмами и круговорота веществ в природе.

Что запомнить

• Водоросли могут быть одноклеточными, колониальными и многоклеточными.
• Тело водоросли называют талломом, или слоевищем.
• У водорослей нет настоящих корней, стеблей и листьев.
• Зелёные, бурые и красные водоросли различаются набором пигментов и окраской.
• Водоросли обитают как в пресных водоёмах, так и в морях.
• Водоросли участвуют в фотосинтезе и служат пищей для водных организмов.