Одноклітинні водорості: особливості будови. Представники одноклітинних водоростей

Підводний світ завжди вабив людини своєю яскравістю, небувалою красою, різноманітністю і незвіданими таємницями. Дивовижні тварини, приголомшливі рослини самих різних розмірів - всі ці незвичайні організми не залишають байдужим нікого. Крім видимих оку великих представників флори, існують ще й найдрібніші, доступні для огляду тільки під мікроскопом, але від цього не втрачають своєї важливості та значущості в загальній біомасі океану. Це одноклітинні водорості. Якщо взяти загальну продукцію органічної речовини, вироблювану підводними рослинами, то більшу частину виробляють саме вони, ці крихітні і дивовижні істоти.

Водорості: загальна характеристика

В цілому водорості - це підцарство Нижчі рослини. Відносяться вони до цієї групи з тієї причини, що їх тіло не диференційовано на органи, а представлено суцільним (іноді розсіченим) талломом або слоєвіщем. Замість кореневої системи вони мають пристосування для прикріплення до субстрату у вигляді ризоидов.

Дана група організмів дуже численна, різноманітна за формою і будовою, способу життя і місць проживання. Виділяють наступні відділи цього сімейства:

• червоні;
• бурі;
• зелені;
• золотисті;
• діатомові;
• кріптофітовие;
• жовто-зелені;
• евгленовие;
• динофітових.

Кожен з цих відділів може включати до свого складу одноклітинні водорості та представників з багатоклітинним слоєвіщем. Також зустрічаються такі форми організмів:

• колоніальні;
• нитчасті;
• свободноплавающие;
• прикріплення та інші.

Ознак для класифікації можна знайти безліч. Один з найважливіших, визначальних у практичному сенсі - спосіб поглинання енергії. Представники зелених одноклітинних водоростей все є автотрофами, більшість багатоклітинних цього ж класу також здійснюють фотосинтез. Однак зустрічаються і гетеротрофні, міксотрофними і навіть паразитичні форми.

Вивчимо більш докладно будову, життєдіяльність і розмноження представників саме одноклітинних організмів, які належать до різних класів водоростей. Оцінимо їх роль у природі та житті людини.

Особливості будови одноклітинних водоростей

У чому ж полягають специфічні особливості, що дозволяють цим крихітним організмам існувати? По-перше, хоч вони і мають всього одну клітку, але вона виконує всі життєво важливі функції цілого організму:

• зростання;
• розвиток;
• харчування;
• дихання;
• розмноження;
• рух;
• виділення.

Також цим одноклітинним організмам властива функція подразливості.

У своєму внутрішньому будові одноклітинні водорості особливості, здатної здивувати зацікавленого дослідника, не мають. Все ті ж структури і органели, що і в клітинах більш високорозвинених організмів. Клітинна оболонка має здатність вбирати в себе навколишнє вологу, таким чином, організм може занурюватися під воду. Це дозволяє водоростям більш широко розселятися не тільки в морях, океанах та інших водоймах, але і на суші.

Ядро з генетичним матеріалом мають всі представники, крім синьо-зелених водоростей, які є прокариотическими організмами. Також до складу клітини входять стандартні обов`язкові органели:

• мітохондрії;
• цитоплазма;
• ендоплазматичнийретикулум;
• апарат Гольджі;
• лізосоми;
• рибосоми;
• клітинний центр.

Особливістю можна назвати наявність пластид, містять той чи інший пігмент (хлорофіл, ксантофилл, фікоеритрин та інші). Також цікавий той факт, що одноклітинні водорості можуть вільно пересуватися в товщі води за допомогою одного або декількох джгутиків. Однак не всі види. Є й прикріплення до субстрату форми.

Розповсюдження і місця проживання

Завдяки дрібним розмірам і деяких особливостях будови, одноклітинні водорості зуміли поширитися по всій земній кулі. Вони населяють:

• прісні водойми;
• моря й океани;
• болота;
• поверхні скель, дерев, каміння;
• полярні рівнини, покриті снігом і льодом;
• акваріуми.

Де їх тільки не зустрінеш! Так, ностоковие одноклітинні водорості, приклади синьо-зелених або ціанобактерій - мешканці вічної мерзлоти Антарктиди. Маючи у складі різні пігменти, ці організми дивним чином прикрашають собою білосніжний пейзаж. Вони фарбують снігу в рожеві, бузкові, зелені, фіолетові і блакитні тони, що, звичайно, виглядає дуже красиво.

Зелені одноклітинні водорості, приклади яких можна навести такі: хлорела, трентеполія, хлорококк, плеврококк - живуть на поверхні дерев, покриваючи їх кору зеленим нальотом. Вони змушують купувати цей же колір поверхні каменів, верхній шар води, ділянки землі, стрімкі скелі та інші місця. Вони відносяться до групи наземних або повітряних водоростей.

Взагалі, представники одноклітинних водоростей оточують нас всюди, просто помітити їх можливо лише за допомогою мікроскопа. У воді, повітрі, на поверхнях виробів, землі, рослинах і тваринах живуть червоні, зелені і золотисті водорості, а також ціанобактерії.

Розмноження і спосіб життя

Про спосіб життя тієї чи іншої водорості слід говорити в кожному конкретному випадку. Хтось віддає перевагу вільно плавати в товщі води, утворюючи фітобентос. Інші види поміщаються всередині організмів тварин, вступаючи з ними в симбіотичні взаємини. Треті просто прикріплюються до субстрату і формують колонії і нитки.

А ось розмноження одноклітинних водоростей - процес, подібний у всіх представників. Це звичайне вегетативне розподіл надвоє, мітоз. Статевий процес зустрічається вкрай рідко і тільки при настанні несприятливих умов існування.

Безстатеве розмноження зводиться до наступних стадій.

1. Підготовча. Клітка росте і розвивається, накопичує поживні речовини.
2. Редукуються органоїди руху (джгутики).
3. Потім починається процес реплікації ДНК і одночасне формування поперечної перетяжки.
4. Центромери розтягують генетичний матеріал по різних полюсах.
5. Перетяжка змикається, і клітина ділиться навпіл.
6. Цитокинез відбувається одночасно з усіма цими процесами.

Результат - нові дочірні клітини, ідентичні материнській. Вони добудовують бракуючі ділянки тіла і починають самостійне життя, ріст і розвиток. Таким чином, життєвий цикл одноклітинної особини починається з ділення і закінчується ним же.

Особливості будови зелених одноклітинних водоростей

Головна особливість - це насичений зелений колір, який має клітина. Пояснюється він тим, що у складі пластид переважає пігмент хлорофіл. Саме тому дані організми здатні здійснювати процес фотосинтезу, продукуючи для себе органічна речовина самостійно. Це багато в чому ріднить їх з вищими наземними представниками флори.

Також особливості будови зелених одноклітинних водоростей полягають у наступних загальних закономірності.

1. Запасне живильна речовина - крохмаль.
2. Такий органоид, як хлоропласт, оточений подвійною мембраною, що зустрічається у вищих рослин.
3. Для пересування використовують джгутики, покриті волосками або лусочками. Їх може бути від одного до 6-8.

Очевидно, що будова зелених одноклітинних водоростей робить їх особливими і наближає до високоорганізованих представникам наземних видів.

Хто ж відноситься до цього відділу? Найвідоміші представники:

• хламидомонада;
• вольвокс;
• хлорела;
• плеврококк;
• евглена зелена;
• акросіфонія та інші.

Розглянемо докладніше кілька таких організмів.

Хламідомонада

Даний представник ставиться до такого відділу, як зелені одноклітинні водорості. Хламідомонада - це переважно прісноводний організм, що має деякі особливості будови. Для неї характерний позитивний фототаксис (рух в бік джерела світла), завдяки наявності на передньому кінці клітини світлочутливого вічка.

Біологічна роль хламідомонади полягає в тому, що вона є продуцентом кисню в процесі фотосинтезу, цінним джерелом корму для худоби. Також саме ця водорість викликає «цвітіння» водойм. Клітини її легко культивуються в штучних умовах, тому генетики вибрали хламідомонад як об`єкт лабораторних досліджень і дослідів.

Хлорела

Одноклітинна водорість хлорела також відноситься до відділу зелених. Її основна відмінність від всіх інших у тому, що живе вона тільки в прісній воді, а її клітка позбавлена джгутиків. Здатність до фотосинтезу дозволяє використовувати хлорелу як джерело кисню в космосі (на кораблях, ракетах).

Усередині клітки міститься унікальний комплекс поживних речовин і вітамінів, завдяки яким ця водорість високо цінується як кормова база для худоби. Навіть для людини вживання її в їжу було б дуже вигідним, адже 50% білка в її складі перевершують по енергетичній цінності багато зернові культури. Однак в якості їжі для людей вона все ж не прижилася.

Зате успішно використовується хлорела для біологічного очищення води. Спостерігати цей організм можна в скляному посуді з застояної водою. На стінках утворюється слизький наліт зеленого кольору. Це і є хлорела.

Евглена зелена

Одноклітинних водоростей є евглена зелена, яка відноситься до відділу евгленовие. Незвичайна, подовжена з загостреним кінцем форма тіла робить її відмінною від інших. Має вона також світлочутливий око і джгутик для активного пересування. Цікавий той факт, що евглена - міксотрофів. Вона може харчуватися гетерогенно, проте в більшості випадків здійснює процес фотосинтезу.

Довгий час точилися суперечки про приналежність цього організму до якого-небудь царству. За одними ознаками це тварина, за іншими - рослина. Мешкає вона в забруднених органічними залишками водоймах.

Плеврококк

Це округлі зелені організми, що мешкають на скелях, землі, каменях, деревах. Утворюють сизо-зелений наліт на поверхнях. Відносяться до сімейства Хетофоровие водорості відділу зелені.

Саме по плеврококк можна орієнтуватися в лісі, так як він поселяється тільки з північного боку дерев.

Діатомові водорості

Одноклітинних водоростей є діатомея і всі супутні їй види. Всі разом вони формують діатомові водорості, які відрізняються однією цікавою особливістю. Зверху їх клітина покрита красивим візерунчастим панциром, на який нанесений природний малюнок з солей кремнію і його оксиду. Іноді ці візерунки настільки неймовірні, що здається, ніби це якесь архітектурна споруда або хитромудрий малюнок художника.

З плином часу відмерлі представники діатомових утворюють цінні поклади порід, які використовуються людиною. У складі клітини переважають ксантофіли, тому забарвлення цих водоростей золотиста. Є цінним кормом для морських тварин, так як утворюють значну частину планктону.

Червоні водорості

Це такі види, забарвлення яких варіює від світло-червоного до помаранчевої і темно-бордовою. У складі клітини переважають інші пігменти, що пригнічують хлорофіл. Нас цікавлять саме червоні водорості, одноклітинні форми.

До цієї групи належить клас бангиевих водоростей, який включає в себе приблизно 100 видів. З них значну частину складають одноклітинні. Основною відмінністю є переважання каротинів і ксантофиллов, фикобилинов над хлорофілом. Це пояснює забарвлення представників відділу. Можна виділити кілька найпоширеніших організмів серед одноклітинних червоних водоростей:

• порфиридиум.
• хроотеце.
• геотріхум.
• астероцітіс.

Основні місця проживання - океанські і морські води помірних широт. У тропіках зустрічаються значно рідше.

Порфиридиум

Спостерігати, де мешкають одноклітинні водорості даного виду, може кожен. Вони формують криваво-червоні плівки на землі, стінах, інших вологих поверхнях. Поодиноко існують рідко, в основному збираються в колонії, оточені слизом.

Використовуються людиною для вивчення таких процесів, як фотосинтез у одноклітинних і утворення молекул полісахаридів всередині організмів.

Хроотеце

Дана водорість також є одноклітинної і відноситься до відділу червоних, класу бангиевих. Її основна відмінна особливість - це формування слизової «ніжки» для прикріплення до субстрату. Цікаво, що ця «ніжка» може перевищувати розміри самого тіла майже в 50 разів. Слиз виробляється самою клітиною в процесі життєдіяльності.

Поселяється цей організм на грунтах, також утворюючи помітний червоний наліт, слизький на дотик.