Сравнить сине-зеленые и зеленые водоросли

1.   Сравнить сине-зеленые  и зеленые водоросли. 

1.1  Строение. 

Цианобакте́рии (лат. Cyanobacteria, или сине-зелёные во́доросли или цианопрокариоты , от греч. κυανός — сине-зелёный) — значительная группа крупныхграмотрицательных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода.

Цианобактерии наиболее близки к древнейшим микроорганизмам, остатки которых (строматолиты, возраст более 3,5 млрд лет) обнаружены на Земле. Цианопрокариоты относятся к числу наиболее сложно организованных и морфологически дифференцированных прокариотных микроорганизмов. Предки цианобактерий рассматриваются в теории эндосимбиогенеза как наиболее вероятные предки хроматофоров красных водорослей. Внесистематическая группировка под условным названием "прохлорофиты" согласно этой теории имеет общих предков с хлоропластами прочих водорослей и высших растений.

Цианобактерии являются объектом исследования как бактериологов (как прокариоты), так и альгологов (как организмы физиологически схожие с эукариотическими водорослями). Сравнительно крупные размеры клеток и сходство с водорослями было причиной их рассмотрения ранее в составе растений («сине-зелёные водоросли»). За это время было альгологически описано более 1000 видов в почти 175 родах. Бактериологическими методами в настоящее время подтверждено существование не более 400 штаммов. Биохимическое, молекулярногенетическое и филогенетическое сходство цианобактерий с остальными бактериями в настоящее время подтверждено солидным корпусом доказательств.

Главнейшее отличие  Сине-зеленых от других водорослей, помимо своеобразной окраски, состоит в отсутствии в клетках ядра, хроматофоров и вакуолей. Клеточная стенка пектиновая и легко ослизняется. 

Зелёные во́доросли (лат. Chlorophyta) — группа низших растений. В современной систематике эта группа имеет ранг отдела, включающего одноклеточные и колониальныепланктонные водоросли, в том числе ценобиальные, одноклеточные и многоклеточные формы бентосных водорослей. Здесь встречаются все морфологические типы слоевища, кроме ризоподиальных одноклеточных и крупных многоклеточных форм со сложным строением. Иногда амебоидными могут быть репродуктивные клетки (например, у некоторыхChaetophorales). Многие нитчатые зелёные водоросли крепятся к субстрату только на ранних стадиях развития, затем они становятся свободноживущими, формируя маты или шары. Чрезвычайно велик и диапазон их размеров - от нескольких микрон до нескольких метров.

Органы движения у  подвижных организмов - жгутики одинаковой длины и формы. Клетки одноядерные, но могут быть и многоядерными (например, у Сифоновых). Хроматофоры зеленой окраски, в большинстве случаев с пиреноидами, разнообразны по форме, величине и по числу их в клетке. Пигменты - хлорофилл,   каротиноиды. Запасные вещества_ - крахмал и жиры.

Самый обширный на данное время отдел водорослей. По приблизительным  подсчётам сюда входит около 500 родов  и от 13 000 до 20 000 видов. Все они  отличаются в первую очередь чисто-зелёным  цветом своих слоевищ, сходным с  окраской высших растений и вызванным  преобладанием хлорофилла над другими  пигментами. 

В морфологическом  отношении цианопрокариоты – разнообразная и полиморфная группа. Общие черты их морфологии заключаются только в отсутствии жгутиков и наличии слизистой оболочки (гликокаликс, состоящий из пептидогликана). Поверх слоя пептидогликана толщиной 2-200 нм имеют наружную мембрану. Ширина или диаметр клеток варьируют от 0,5 мкм до 100 мкм. Цианобактерии — одноклеточные, нитчатые и колониальные микроорганизмы. Отличаются выдающейся способностью адаптировать состав фотосинтетических пигментов к спектральному составу света, так что цвет варьирует от светло-зелёного до тёмно-синего. Некоторые азотфиксирующие цианобактерии способны к дифференцировке — формированию специализированных клеток: гетероцист и гормогониев. Гетероцисты выполняют функцию азотфиксации, в то время как другие клетки осуществляют фотосинтез. 

1.2 Размножение.

Размножение зелёных  водорослей бывает вегетативным, бесполым и половым.

      Вегетативное  размножение у одноклеточных, лишённых оболочки, происходит делением клетки пополам (например, Dunaliella), у колониальных и многоклеточных - фрагментами таллома, у харовых - специальными ризоидальными и стеблевыми клубеньками.

      Бесполое  размножение у зелёных водорослей представлено широко. При бесполом рамножении формирующиеся зооспоры могут быть голыми или покрытыми жёсткой клеточной стенкой. Покрытие из чешуек такое, как у многих празинофициевых подвижных репродуктивных клеток, многих ульвофициевых и харофитовых, - редко встречается у репродуктивных клеток хлорофициевых. Зооспоры после периода движения останавливаются, теряют свои жгутики, округляются (в случае голых зооспор) и развиваются в вегетативные особи. Апланоспоры (неподвижные споры) - споры бесполого размножения, у которых отстуствуют жгутики, но имеются сократительные вакуоли. Апланоспоры рассматривают как клетки, у которых приостановлено дальнейшее развитие в зооспоры. У автоспор, которые представляют собой уменьшенные копии неподвижных вегетативных клеток, отсутствуют сократительные вакуоли. Образование автоспор коррелирует с завоеванием наземных условий, в которых вода не может всегда присутствовать в достаточном количестве.

      Половой процесс представлен различными формами: хологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия, оогамия.

Сине-зеленые водоросли  никогда не образуют жгутиковых форм или стадий, так как зеленые водоросли. размножаются бесполым путем, преимущественно вегетативно. В отличии от зеленых водорослей отсутствует половое размножение. Специализируемых органов размножения нет. Вегетативное размножение у одноклеточных организмов осуществляется путем дробления клетки на несколько частей; у нитчатых форм разделение колонии происходит по гетероцистам, либо по неспециализированным отмершим клеткам. Участки колонии, служащие для вегетативного размножения, называют  гормогониями. Рост нитчатых водорослей происходит за счет простого деления клеток, этим они схожи с зелеными водорослями. При собственно бесполом размножении из обычных живых клеток формируются споры, окруженные толстой стенкой, нередко имеющей различные выросты. Содержимое  их богато запасными веществами. В данном случае споры правильнее именовать покоящимися клетками, поскольку они значительно устойчивее вегетативных.  
 

1.3 Функция.

При внешней простоте строения Сине-зеленые водоросли  характеризуются высокой пластичностью  и приспособленностью к переживанию  неблагоприятных условий. Они встречаются  в пресных и морских водах, на почве , на голых скалах, в снегу и в горячих источниках - гейзерах. Некоторые планктонные виды вызывают<<цветение>> воды в загрязненных водоемах, другие очищают воду, минерализуя продукты гниения.

Цианобактерии, по общепринятой версии, явились «творцами» современной кислородсодержащей атмосферы на Земле, что привело к «кислородной катастрофе» - глобальному изменению состава атмосферы Земли, произошедшему в самом начале протерозоя (около 2,4 млрд лет назад) которое привело к последующей перестройке биосферы и глобальному гуронскому оледенению.

В настоящее время, являясь значительной составляющей океанического планктона, цианобактерии стоят в начале большей части пищевых цепей и производят значительную часть кислорода (вклад точно не определен: наиболее вероятные оценки колеблются от 20 % до 40 %).

Цианобактерия Synechocystis стала первым фотосинтезирующим организмом, чей геном был полностью расшифрован.

В настоящее время  цианобактерии служат важнейшими модельными объектами исследований в биологии. В Южной Америке и Китае бактерии родов спирулина и носток из-за недостатка других видов продовольствия используют в пищу: их высушивают, а затем готовят муку. Им приписывают целебные и оздоравливающие свойства, которые, однако, в настоящее время не нашли подтверждения. Рассматривается возможное применение цианобактерий в создании замкнутых циклов жизнеобеспечения, а также как массовой кормовой или пищевой добавки.

Зелёные водоросли  широко распространены по всему миру. Большинство из них можно встретить  в пресных водоёмах (представители  харофитов и хлорофициевых), но немало солоноватоводных и морских форм (большинство представителей класса ульвофициевых). Они встречаются в водоёмах различной трофности (от дистрофных до эвтрофных) и с различным содержанием органических веществ (от ксено- до полисапробных), водородных ионов (от щелочных до кислых), при различных температурах (термо-, мезо- и криофильные виды). Среди них есть планктонные, перифитонные и бентосные формы. В группе морских пикопланктонных представителей празинофициевая водоросль Ostreococcus tauri считается самой маленькой эукариотной свободноживущей клеткой. Есть зелёные водоросли, которые приспособились к жизни в почве и наземных местообитаниях. Их можно встретить на коре деревьев, скалах, различных постройках, на поверхности почв и в толще воздуха. Среди них в этих местообитаниях особенно распространены представители родов Trentepohlia и Trebuxia. Массовое развитие микроскопических зелёных водорослей вызывает «цветение» воды, почвы, снега, коры деревьев и т.д. Так, Chlamydomonas nivalis можно обнаружить высоко в горах на снегу, окрашенном в красный цвет. У этого вида хлорофилл маскируется каротиноидными пигментами.

Своеобразную экологическую  группу представляют эндолитофитные водоросли, связанные с известковым субстратом. Во-первых, это — сверлящие водоросли. Например, водоросли из рода Gomontia сверлят раковины перловиц и беззубок, внедряются в известковый субстрат в пресных водоёмах. Они делают известковый субстрат рыхлым, легко поддающимся различным воздействиям химических и физических факторов. Во-вторых, ряд водорослей в пресных и морских водоёмах способны переводить растворённые в воде соли кальция в нерастворимые и отлагающие их на своих талломах. Ряд тропических зелёных водорослей, в частности Halimeda, откладывает в талломе карбонат кальция. Они принимают активное участие в постройке рифов. Гигантские залежи останков Halimeda, иногда достигающие 50 м в высоту, встречаются в континентальных шельфовых водах, связанных с Большим Барьерным рифом в Австралии и других регионах, на глубине от 12 до 100 м.

Зелёные водоросли (класс  требуксиофициевые), вступая в симбиотические отношения с грибами, входят в состав лишайников. Около 85 % лишайников содержат одноклеточные и нитчатые зелёные водоросли в качестве фитобионта, 10 % лишайников содержат цианобактериальных партнёров и 4 % (и более) содержат цанобактерии и зелёные водоросли. В качестве эндосимбионтов они существуют в клетках простейших, гидр, губок и некоторых плоских червях. Даже хлоропласты отдельных сифоновых водорослей, например Codium, становятся симбионтами для голожаберных моллюсков. Эти животные питаются водорослями, хлоропласты которых остаются жизнеспособными в клетках двхательной полости, причём на свету они очень эффективно фотосинтезируют. Ряд зелёных водорослей развивается на шерсти млекопитающих.

Существуют паразитические представители зелёных волорослей, большинство из которых в качестве хозяина имеют высшие растения. Так, Phyllosiphon вызывает пожелтение листьев растения-хозяина. Cephaleuros — облигатный эндофит листьев сотен видов растений, включая кофе, чай и другие. Он вызывает заболевания, известные как «ржавчина». Виды Prototheca могут вызывать заражения человека, крупного рогатого скота и некоторых других животных. У людей они являются причиной кожных заболеваний и изредка — бурситов и перитонитов, у крупного рогатого скота могут быть причиной маститов.

Ряд зелёных водорослей имеют хозяйственное значение. Их используют как индикаторные организмы  в системе мониторинга водных экосистем. Например, Агентство по защите окружающей среды США рекомендует  использовать в тестах для пресных  вод такие индикаторные организмы, как Selenastrum capricornutum и Scenedesmus subspicatus. Зелёные водоросли находят применение для очистки и доочистки загрязнённых вод, а также как корм в рыбохозяйственных водоёмах. Некоторые виды используются населением ряда стран в пищу. Для этих целей, например, в Японии, специально культивируют Ulva и Enteromorpha. Отдельные виды зелёных водорослей используют в качестве продуцентов физиологически активных веществ. Так, виды рода Haematococcus культивируют в промышленных масштабах для получения каротиноида астаксантина, Botryococcus — для получения липидов. В то же время с «цветением» воды одного из озёр на Тайване, вызванного Botryococcus, связывают гибель рыб.

Виды родов Chlorella и Chlamydomonas - модельные объекты для изучения фотосинтеза в растительных клетках. Гигантские многоядерные талломы Acetabularia, многоклеточные талломы Chara и одноклеточных представителейDunaliella и Chlamydomonada в генной инженерии используют как объекты для трансформации. 
 

Литература:

1.    Хржановский. В. Г.  Основы ботаники с практикумом.<<Высшая школа>>Москва -1969

2. Белякова Г. А., Дьяков Ю. Т., Тарасов К. Л. Ботаника: в 4 т. Т. 2. Водоросли и грибы. — Академия, 2006

3. Царенко П. М. Номенклатурно-таксономические изменения в системе «зелёных» водорослей // Альгология. — 2005. — 15, № 4. — С. 459—467.