Родители Будды достигают нирваны Когда Суддхадана состарился и заболел, он послал за сыном, чтобы тот пришел и можно было его увидеть еще раз перед смертью. Благословенный пришел и оставался у постели больного, и Суддхадана, достигнув совершенного просветления, умер на

Я чувствую, что страстно хочу отбросить ревность, суждения, жадность, злость, все пороки. И все же я неосознанно цепляюсь за те части моей личности, которые мне нравится удовлетворять, - мою страсть, моего клоуна, моего цыгана, искателя приключений. Почему я так боюсь, что

Путешествие в мир водорослей

Саргассово море и Бермудский треугольник

Морской конек-тряпичник (1); рыба-клоун (2) среди саргассовых водорослей

Оборудование:таблицы и рисунки по теме, видеофрагмент «Морские водоросли», телевизор, видеомагнитофон, салат из морской капусты, мармелад, чашка Петри с культурой микроорганизмов, выращенных на плотной агаризованной питательной среде, костюмы или опознавательные знаки для действующих лиц.

Учитель.

Ребята, на предыдущих уроках мы с вами познакомились с особенностями строения и размножения водорослей. Мы уже знаем, что водоросли относятся к разным отделам: Зеленые, Красные и Бурые водоросли. Давайте сегодня совершим путешествие в мир водорослей. Представим себе, что у нас есть универсальная машина – везделет, которая может перенести нас в любую точку земного шара, в космос и даже в прошлое и будущее. Вы готовы к путешествию? Тогда отправляемся в путь!

(Демонстрируются кадры видеофильма «Морские водоросли».)

Для начала давайте зададимся вопросом: а как глубоко простирается мир водорослей в пучину Мирового океана? В романе Жюля Верна «20 тысяч лье под водой» рассказывается о том, как мощный электрический прожектор подводной лодки капитана Немо освещал море почти на километр перед собой. Французский фантаст, однако, ошибался. Осветить море на километр практически невозможно. Любой свет довольно быстро поглощается толщей воды. На глубину в 1 м проникает всего половина солнечных лучей, на глубину в 10 м – только пятая часть, на глубину в 100 м – 1% света с поверхности. Около 97% объема Мирового океана погружено в вечную тьму.
Герои «Маракотовой бездны» Артура Конан Дойля (повесть вышла в свет в 1929 г.) обнаружили на дне океана на глубине 8 км заросли водорослей: «В глубине океана растительность по преимуществу бледно-оливковая, и ее плети и листья столь упруги, что наши драги чрезвычайно редко вытаскивают их. На этом основании наука пришла к убеждению, что на дне океана ничто не растет». Увы, описав подобное «открытие», Конан Дойль также допустил ошибку. А наука была совершенно права, придя к убеждению, что водорослей на больших глубинах нет. В темноте, как известно, растения обитать не могут. Но все же есть одна водоросль, которая растет на большой глубине. Давайте на нашем везделете перенесемся в Смитсоновский институт и возьмем интервью у Марка Литтлера.
Хелло, Марк! Говорят, вам удалось обнаружить самую глубоководную водоросль?

Марк Литтлер.

Да, в 1984 г. мы исследовали склоны подводной горы у Багамских островов при помощи специально сконструированного исследовательского аппарата «Джонсон Си Линк I». Нам удалось сделать снимки красной водоросли на глубине 268 м – там, где освещенность составляет примерно 0,0005% от ее значения на поверхности океана. Эта водоросль образует пятна около 1 м диаметром на склонах, покрывая около 10% поверхности скалистого субстрата. Наши лабораторные исследования показали, что эта водоросль примерно в 100 раз более эффективно поглощает и использует свет, чем ее сородичи, обитающие на мелководье. Она начинает встречаться на вершине подводной горы на глубине около 70 м и спускается по склонам вниз до уровня приблизительно на 100 м глубже нижнего предела, установленного ранее для любых прикрепленных фотосинтезирующих организмов.

Учитель.

Спасибо, Марк! Ребята, так какие же биологические ошибки допустил Конан Дойль при написании романа?

Учащиеся.

(Возможные варианты ответов.) Неправильно указал глубину произрастания водорослей; не Бурые, а Красные водоросли; у водорослей нет листьев – слоевище или таллом; скорее всего на большой глубине произрастают корковые водоросли.

Учитель.

Ребята, наш везделет – это еще и машина времени. Давайте перенесемся на ней в XV в. и встретимся со знаменитым мореплавателем Христофором Колумбом.

Христофор Колумб

. В 1492 г. я плыл на корабле «Санта-Мария» в поисках короткого пути в Индию. Путь был нелегким, нас трепало в жестоких штормах, мои люди страдали от голода и жажды. С каким нетерпением мы ожидали появления земли! И когда впередсмотрящий с мачты корабля крикнул долгожданное: «Земля!», мы с радостью и надеждой обратили свои взоры на горизонт. Но горе нам! То, что мы приняли за материк или хотя бы остров, оказалось скоплением мерзких водных растений, которые как змеиные тела, обвивали наши суда, мешая продвижению дальше на Запад. С большим трудом мы пересекли «водяной луг» и поняли, что это плавающие водоросли – воздушные пузыри, похожие на грозди мелкого винограда, называемого у нас на родине «саргацо», – дают им возможность держаться на поверхности. Наверное, эти водоросли оторвало штормовыми волнами от скал и вынесло в открытый океан. Горе тем судам, которые попадут в это «море»! Остерегайтесь коварных саргассов!

Учитель.

Может быть, океанолог раскроет нам тайну Саргассова моря?

Океанолог.

Иногда с наличием или отсутствием течений связаны необычные явления в океане. Веками служило источником различных мифов и легенд Саргассово море, расположенное в центральной части Атлантического океана вблизи Антильских островов между 25° и 35° с.ш. и 50° и 70° з.д. Это насыщенное плавающими водорослями пространство воды – громадная «затишная область», создаваемая системой течений Гольфстрим и экваториальных. В самом море течения слабые, и поэтому водоросли скапливаются здесь в большом количестве. Кроме того, это район со слабыми ветрами переменных направлений, так что, потеряв ход, парусное судно может застрять здесь на много дней и стоять неподвижно под нещадно палящим солнцем. В Саргассовом море, которое одно время даже называли «кладбищем кораблей», погибло немало кораблей и людей, однако вовсе не из-за таинственных чудовищ, а просто из-за необычных, но естественных условий этой части Мирового океана.

Учитель.

А что нам скажет специалист по водорослям?

Альголог.

Заросли Саргассова моря образуют главным образом саргассум плавающийи саргассум погруженный. Эти крупные, длиной до 2 м, желто-коричневые растения с расчлененными «листьями» относятся к бурым водорослям, но, в отличие от своих родственников, они способны жить и размножаться на плаву, ни к чему не прикрепляясь. На листьях саргассума плавающего сидят, как ягоды, шаровидные пузырьки, наполненные воздухом.

Учитель.

Давайте послушаем эколога.

Эколог.

Плавающие саргассовые водоросли скрывают в переплетении своих «веточек» целый мир интереснейших созданий, не встречающихся больше нигде в мире. Эти животные так хорошо маскируются под саргассы, что с первого взгляда их трудно заметить. Например рыбка саргассовый клоун, относящаяся к отряду удильщиков. Ее тело длиной до 18 см сжато с боков так, чтобы удобно было пролезать сквозь водоросли, а пестрая с буро-желтыми пятнами окраска (за которую клоун и получил свое название) помогает маскироваться. Эта рыбка не столько плавает, сколько лазает по водорослям. В этом ей помогают грудные плавники, имеющие по восемь лучей и оканчивающиеся коготками, – они напоминают человеческие руки, только не с пятью, а с восемью пальцами. Голова и все тело рыбы-клоуна усеяны выростами, шипами, бугорками, которые прекрасно ее маскируют. Жаберные отверстия и крохотные глазки-бусинки тоже замаскированы выростами-«нашлепками» и совсем незаметны, хотя сама рыбка видит хорошо. К тому же ее глаза умеют вращаться независимо друг от друга: левый глаз клоун поворачивается в одну сторону, а правый в то же время в другую.
По части маскировки не уступает саргассовому клоуну морской конек-тряпичник. Он заработал свое название необыкновенной внешностью: от тела, головы, плавников отходят выросты в виде лент, лоскутов и каких-то непонятных «обрывков», и все это трепещет и колышется в такт волнам. Окраска конька, естественно, не отличима от цвета саргассовых водорослей.
Из рыб в клубках водорослей можно встретить еще и морскую иглу Саргассова моря. И коньки, и иглы подражают водорослям не только окраской, но еще и тем, что медленно покачиваются – точь-в-точь так, как колеблются окружающие их веточки. Это прекрасный пример того, как различные организмы идеально приспосабливаются к условиям своего существования.

Учитель.

Давайте предоставим слово историку.

Историк.

Люди знали о существовании Саргассова моря еще в глубокой древности, но более близко познакомились с ним после плавания Христофора Колумба. Первоначально считали, что саргассы – это прибрежные водоросли, унесенные течением, но тщательные исследования показали, что водоросли Саргассова моря значительно отличаются от форм прибрежных вод Америки, Африки и Европы. Более того, живущие среди саргасс различные виды червей, рачков, крабов и рыбок также отличны от прибрежных животных. Но столь же очевидно, что все они произошли от каких-то предков, живших в береговой области. Некоторые ученые предполагают, что плавающие саргассы и обитающие среди них животные происходят от видов, живших на побережье легендарной Атлантиды – громадного континента, опустившегося под воду в Северной Атлантике. Населявшие прибрежные воды Атлантиды животные и растения почти все погибли, и лишь немногие приспособились к плавучему образу жизни. Но это лишь предположение.

Учитель.

Ребята, давайте перенесемся на нашем везделете в центр управления космическими полетами. Там с нами на связь выйдет настоящий космонавт.

Космонавт.

Здравствуйте! Как вы знаете, в космическом корабле всегда должен быть запас кислорода и продуктов питания. В кабине космонавтов, как в маленьком замкнутом мирке, должен происходить круговорот веществ. Ученые рассчитали, что для обеспечения одного человека кислородом необходимо 3,5 м2 листовой поверхности. В космической кабине трудно отвести такую площадь под растения и почву для них.
Но вот смотрите – это маленькая одноклеточная зеленая водоросль – хлорелла. Она и питательна, и полезна, и места мало занимает, и почвы для нее не нужно. Мы ее помещаем в сосуд с водой, в которой растворены необходимые соли. Сосуды освещаем солнцем или электричеством. Хлорелла поглощает углекислый газ и выделяет кислород, обеспечивая дыхание космонавтов. Объем выделенного хлореллой кислорода в 200 раз превышает ее собственный объем.
В своей клетке хлорелла может накапливать – в пересчете на сухое вещество – от 8 до 88% белков, от 4 до 85% жиров и от 5 до 37% углеводов (крахмала или сахара). Причем мы сами можем регулировать выход того или иного продукта, нужно только изменить освещение и состав солей в воде. Кроме того, хлорелла содержит витамины и минеральные соли, а ее урожай – 70 г сухого вещества с одного квадратного метра площади. Если пересчитать на гектар, то по содержанию белка это можно сравнить с урожаем пшеницы на 25 га или картофеля на 10 га. Все это просто незаменимо для нас, космонавтов!
Хлорелла так быстро размножается, что в одном литре воды ее содержание достигает 500 г. Таким образом, на одного человека в кабине достаточно легкого сосуда из пластмассы объемом 10 л. Такой сосуд для 5 человек будет иметь массу всего 50 кг. Хлорелла использует 25–30% солнечной энергии, в то время как цветковые растения – только 7–13%.
Эти свойства хлореллы очень полезны и важны для нас. У меня есть мечта – создать в космическом корабле оранжерею, состоящую из фруктовых деревьев и ягод. Но ученые считают, что это невозможно. Так что пока мы заботимся о маленькой хлорелле. Пока, до связи!

Учитель.

Действительно, одноклеточная зеленая водоросль хлорелла первой из растений, вместе с собаками Белкой и Стрелкой и другими обитателями второго космического корабля, побывала в августе 1960 г. в космическом пространстве. Аквариумы с хлореллой и питательной средой могут обеспечить на космических кораблях надлежащие условия жизни и производить для космонавтов продукты питания. А что нам скажет уважаемый филолог?

Филолог

. Название эта водоросль получила за свою окраску. Хлорос переводится с греческого как зеленый. По-русски хлорелла – зеленушка.

Учитель. Ребята, вы только что узнали, что хлорелла не только выделяет кислород и очищает воздух, но еще и используется в пищу космонавтами. А какие еще водоросли используются в пищу? Давайте сядем на наш волшебный везделет и перенесемся в Страну восходящего солнца – Японию. О, да мы приземлились рядом с рестораном! Посмотрите, нас встречает шеф-повар.

Шеф-повар японского ресторана.Здравствуйте! Я – шеф-повар и хочу вас познакомить с некоторыми блюдами нашего ресторана. Наверное, вам известно, что японцы отличаются здоровьем и долголетием. Во многом это объясняется тем, что мы с детства используем в пищу морепродукты и, в частности, морские водоросли. Употребление в пищу морских водорослей уходит своими корнями в далекое прошлое. Начиная с 850 г. до н.э. водоросли – постоянный элемент пищевого рациона на побережье Китая и Японии. В основном это виды трех родов: порфира, ламинария и ундария. Ежегодндобывается пищевых водорослей на сумму более 1 млрд долларов США. Я хочу угостить вас блюдом из ламинарии, или, как ее называют у вас в России, морской капусты, и рассказать о ней.
Ламинария– это очень полезная и богатая витаминами бурая водоросль. По сравнению с обычной капустой она содержит вдвое больше фосфора, в 11 раз – магния, в 16 раз – железа. Ламинария помогает избавиться от атеросклероза, заболеваний щитовидной железы, регулирует работу кишечника. В японской и китайской кулинарии она используется как приправа к рису, к мясным и рыбным блюдам, для приготовления салатов и овощных супов. Из нее делают лепешки, сладости, приготавливают напиток, похожий на чай. До недавнего времени морская капуста произрастала в основном у берегов Японии, а у берегов Китая росла плохо, так как ей мешали «сорняки» – теплолюбивые водоросли. Тогда китайские ученые разработали способ искусственного выращивания морской капусты. В специальные чаны опускают на поплавках канаты и делают посев спор этой водоросли. Прилепившись к канатам, споры быстро развиваются. Осенью, когда теплолюбивые водоросли уже не могут мешать росту ламинарии, ее переносят в залив, превращенный в морской огород. Такие «огороды» созданы не только у берегов Китая, но и Японии, Кореи, России.
Я хочу вас угостить простым в приготовлении салатом из морской капусты, основой для которого являются консервы, которые продается в каждом продуктовом магазине. Рецепт этого салата таков: 1 банка консервированной морской капусты, 1 вареное яйцо, 3 ст. ложки майонеза.

(Дегустация салата.)

Запеканка из морской капусты. Сушеную морскую капусту очистить от механических примесей и замочить на 10–12 ч. в холодной воде (на 1 кг капусты 7–8 л воды), после чего тщательно промыть. Затем воду слить, вновь залить холодной водой, довести до кипения и варить на большом огне 15–20 мин. Отвар слить, ламинарию снова залить водой – на этот раз теплой, 45–50 °С, дать закипеть и варить еще 15–20 мин. Отвар слить, водоросль вновь залить теплой водой и варить третий раз. Трехкратная варка значительно улучшает вкус морской капусты. Потом ее надо откинуть на дуршлаг, остудить и нарезать лапшой. Нашинковать и проварить белокочанную капусту. Положить морскую и белокочанную капусту в кастрюлю, добавить манную крупу, размешать и поставить на 15–20 мин. на слабый огонь. Полученную массу остудить до 40–50 °С, добавить в нее сырое яйцо, перемешать и выложить ровным слоем на сковороду, смазанную жиром и посыпанную тертыми сухарями. Посыпать тертым сыром, сбрызнуть маслом и запечь в духовке. Готовую запеканку нарезать и полить сметаной.

Отварной морской капусты – 100–150 г; белокочанной капусты – 300–400 г, 2–4 столовых ложки сливочного масла, 1/4 стакана манной крупы, 1 яйцо, 2–3 столовых ложки сухарей, 50 г сыра, 2–3 столовых ложки сметаны.

Приятного аппетита!
А теперь разрешите представить вам моего коллегу – повара-кондитера.

Кондитер.

Здравствуйте! Я – известный своими сладостями кондитер, но лучше всего я готовлю желе, суфле, пастилу и мармелад. В мармелад я добавляю агар-агар. Этот ценнейший природный продукт нужен везде, где требуется какому-нибудь раствору придать свойства студня. Его производят из багрянок – красных водорослей. В мире каждый год производится 10 тыс. т агара. Половину всего получаемого в СНГ агара производят из черноморской багрянки филлофоры. Еще агар-агар получают из анфельции и гелидиума. Угощайтесь мармеладом!

(Все угощаются.)

Учитель.

Надеюсь, всем понравились салат и мармелад? Давайте поблагодарим поваров за их искусство! Могу добавить, что агар-агар используют не только в кулинарии, но и в косметическом производстве, где его добавляют в мази, зубные пасты, кремы для рук, в стоматологии при изготовлении слепков зубов, в фармацевтике при изготовлении капсул для витаминов и лекарств, а также в микробиологии для приготовления питательных сред для бактерий и других микрооганизмов (демонстрируется чашка Петри с выращенной на агаре культурой бактерий, микроскопических грибов или хлебопекарных дрожжей). Кроме того, жители тропических стран используют агар как временную защитную оболочку для мяса и рыбы.
Морские водоросли – это не только питательный, но и полезный для здоровья продукт. Послушаем, что скажет об этом доктор.

Доктор.

Должен огорчить – многие основные питательные вещества морских водорослей имеют специфическую структуру и не усваиваются организмом человека. Но не все, так что наесться водорослями вполне возможно. Однако важнее другое. Морские водоросли – прекрасный источник витаминов. По количеству витамина С они сходны с плодами цитрусовых. А еще в них присутствуют витамины А, D, В1, В12, рибофлавин (В2), фолиевая (В6) и пантотеновая (В5) кислоты, ниацин (РР), витамин Е и другие. В морских водорослях содержатся также все необходимые для человека микроэлементы.
Водоросли широко использовались в народной медицине приморских стран как глистогонные и анестезирующие средства, для изготовления мазей, а также лечения кашля, ран, подагры, зоба, гипертонии, венерических заболеваний, рака и ряда других болезней. Как считает современная медицина, многие из этих народных средств были бесполезны, действие других основано на содержащихся в водорослях биологически активных соединениях. Например, багрянка дигения содержит сильное глистогонное вещество – каиновую кислоту. Йод, который добывали издавна из уже упомянутойламинарии, служил важнейшим средством профилактики зоба. Нужно помнить о том, что рацион людей, живущих на побережье, был в каком-то смысле неполноценен, поэтому витамины и минеральные вещества морских водорослей были важны для профилактики многих болезней.
Неочищенные экстракты из водорослей многих видов содержат вещества с антибиотическими свойствами по отношению к грибам, бактериям, вирусам. В багрянках обнаружены соединения, подавляющие вирус герпеса. Многие морские водоросли содержат вещества, которые могут снижать повышенное кровяное давление, связанное с атеросклерозом. Опыты на мышах показали, что экстракты из саргассума и ламинарии подавляют рост саркомы и лейкемических клеток у мышей, то есть помогают лечить раковые заболевания.
Возможности использования водорослей в медицине еще требуют своего изучения. Широкий набор соединений, обнаруженных в тропических морских водорослях, открывает в этом плане особенно широкие перспективы.

Учитель.

Ну что же, ребята, путешествие наше подходит к концу, давайте напоследок слетаем в будущее и посмотрим: а как же там используются водоросли? Где это мы приземлились? Кажется, на очистных сооружениях.

Ученый из будущего.

Здравствуйте далекие предки! Приветствую вас в 2100 году! Разрешите провести экскурсию по нашей фабрике по производству удобрений для сельскохозяйственных культур и кормов для животных.

Учитель.

А нам показалось, что мы приземлились на очистных сооружениях.

Ученый.

Так и есть. Всю продукцию мы производим из канализационных стоков, а помогают нам в этом водоросли. В нашей идеальной системе разведения водорослей в качестве удобрения используются органические отходы и образуются различные коммерческие продукты без возвращения в среду побочных соединений. Кстати, уже в XX в. водоросли играли важную роль в очистке сточных вод. Экспериментальные поликультуры, основанные на сбросах установок по вторичной обработке бытовых стоков, были созданы в Вудс-Холе (США) уже в 1979 г. А на Тайване в 1981 г. было организовано экономически рентабельное разведение ракообразных, рыб и водоросли грациллярии в изолированных от моря емкостях.

Итак, как же работает наше производство? Сначала канализационные стоки смешиваются с морской водой и поступают в пруды, где на них выращиваются одноклеточные водоросли, которые, в свою очередь, служат кормом моллюскам. Затем сточные воды поступают в контейнеры с образующими фикоколлоиды макрофитами, т.е. многоклеточными Бурыми водорослями грацилляриейиагардиеллой, которые извлекают оставшиеся питательные вещества. Вот и все. На выходе мы получаем чистую воду, питательных моллюсков и водоросли, из которых, как вы уже знаете, можно получать массу полезных веществ.

Учитель.

А это что за фабрика по соседству?

Ученый.

Это завод по производству горючего газа метана из ламинарии. Видите, недалеко от берега в море крупные плоты? Вот на них и выращивают ламинарию, а затем, путем ферментации таллома водоросли, получают метан.

Учитель. Ну что же, ребята, возвращаемся домой. Вот и закончилось наше путешествие. Хочется надеяться, что сегодня на уроке вы узнали много нового и полезного, и мир водорослей запомнится вам надолго. Еще не раз в своей жизни вы встретитесь с этими живыми организмами, поэтому не забывайте: это очень хрупкий мир, который надо охранять и беречь!

Лекция 2. Многообразие растений. Водоросли

Систематика растений

занимается изучением и описанием видов растений и распределением их по группам на основе сходства строения и родственных связей между ними, созданием классификации.

Таблица 1. Таксономические категории и таксоны на примере картофеля:

Низшие растения, или Водоросли

Общая характеристика.Водоросли – большая сборная группа фотосинтезирующих, преимущественно водных, фотоавтотрофных эукариотических растений. Для большинства водорослей характерно: в основном водная среда обитания, но большое число видов встречается и на суше (на поверхности почвы, влажных камнях, коре деревьев и т.д.).

Большинство водорослей находится в толще воды во взвешенном состоянии или активно плавает (фитопланктон ), некоторые ведут прикрепленный образ жизни (фитобентос ). Зеленые водоросли обитают в прибрежной зоне на небольшой глубине, бурые содержат пигменты, позволяющие им жить на глубине до 50 м, а набор фотосинтетических пигментов красных водорослей позволяет им обитать на глубине100-200 м, а отдельные представители обнаружены на глубине до 500 м.

Тело водорослей может быть одноклеточным, колониальным или многоклеточным. Если это многоклеточный организм, то его тело не дифференцировано на органы и ткани и называется таллом, или слоевище. У сложно организованных водорослей может наблюдаться элементарная дифференцировка тела, имитирующая органы высших растений – появляются ризоиды, стеблевидные и листовидные образования.

Строение клеток.

Клетки большинства водорослей имеют клеточную стенку, образованную целлюлозой и пектином (только у примитивных подвижных одноклеточных и колониальных водорослей, у зооспор и гамет клетки ограничены лишь плазмалеммой), клеточная стенка почти всегда покрыта слизью. Протопласт клеток состоит из цитоплазмы, одного или нескольких ядер и хроматофоров (пластид), содержащих хлорофилл и другие пигменты; в хроматофорах имеются особые образования – пиреноиды – белковые тельца, вокруг которых накапливается крахмал, образующийся в процессе фотосинтеза. Вакуоли, как правило, хорошо развиты; иногда (особенно в подвижных клетках) имеются особые сократительные вакуоли; большинство подвижных водорослей имеют жгутики и светочувствительное образование – глазок, или стигму, благодаря которому водоросли обладают фототаксисом (способностью к активному движению всего организма по направлению к свету).

Размножение бесполое и половое, бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор (подвижных) или спор (неподвижных). Бесполое размножение также может осуществляться с помощью вегетативного размножения путем фрагментации таллома, деления клеток одноклеточных водорослей, у колониальных водорослей – за счет распада колоний.

Половое размножение

происходит путем образования множества специализированных половых клеток – гамет и их слияния (оплодотворения), что представляет собой половой процесс. В результате слияния образуется зигота, которая покрывается толстой защитной оболочкой. После периода покоя (реже сразу же) зигота прорастает в новую особь, образующуюся в основном путем мейотического деления (зиготическая редукция).

Клеточная стенка – пектиново-целлюлозная, способная к сильному ослизнению, в результате чего у некоторых водорослей весь таллом приобретает слизистую консистенцию. В стенках у многих может откладываться углекислый кальций (СаСО 3) или магний (MgCO 3).

Продуктом ассимиляции является багрянковый крахмал, по строению близкий к гликогену. В отличие от обычного крахмала при окрашивании йодом он приобретает буро-красный цвет.

Багрянки имеют большое практическое значение. Из них получают агар-агар, использующийся в кондитерской и микробиологической промышленности, многие из них являются сырьем для получения клея. Из золы багрянок получают йод и бром. Некоторые красные водоросли используются на корм скоту. В Японии, Китае, на островах Океании и в США багрянки используются в пищу. Порфира считается деликатесом. Красная водоросль хондрус используется для получения каррагенов – особых полисахаридов, подавляющих размножение вируса СПИДа.

Отдел Бурые водоросли.Отдел включает около 1500 видов многоклеточных, преимущественно макроскопических (до 60-100 м) водорослей, ведущих прикрепленный (бентосный) образ жизни. Чаще всего они встречаются в прибрежных мелководьях всех морей и океанов, иногда вдали от берега (например, в Саргассовом море).

Строение.

Талломы бурых водорослей имеют наиболее сложное строение среди водорослей. Одноклеточные и колониальные формы отсутствуют. У высокоорганизованных клетки таллома отчасти дифференцируется, образуя тканеподобные анатомические структуры (например, ситовидные трубки с косыми перегородками). В результате этого происходит образование “стеблевой” и “листовой” частей таллома, выполняющих неоднородные функции. В субстрате водоросли закрепляются с помощью ризоидов.

Клетки бурых водорослей одноядерные с многочисленными хроматофорами, имеющими вид дисков или зерен. Бурая окраска водорослей обусловлена смесью пигментов (хлорофилла, каротиноидов, фукоксантина). Основным запасным веществом является ламинарин (полисахарид с иными, чем у крахмала, связями между остатками глюкозы), откладывающийся в цитоплазме. Клеточные стенки сильно ослизняются. Слизь помогает удерживать воду и тем самым препятствует обезвоживанию, что важно для водорослей приливно-отливной зоны.

Размножение

половое и бесполое. Вегетативное размножение осуществляется частями таллома.

Ламинария.

Представители рода ламинария известны под названием «морская капуста» (рис.). Они широко распространены в северных морях. Зрелый спорофит ламинарии диплоидное растение длиной от 0,5 до 6 и более метров.

Слоевище ламинарии имеет одну или несколько листоподобных пластинок, располагающихся на простом или разветвленном стеблевидном образовании, прикрепленном к субстрату ризоидами. Стеблевидное образование с ризоидами многолетнее, а пластинка ежегодно отмирает и весной вновь отрастает.

Типичными представителями бурых водорослей является ламинария, макроцистис (его громадное слоевище достигает в длину 50-60 м), фукус, саргассум.

Значение.

Будучи автотрофами, водоросли являются основными продуцентами (т. е. производителями) органических веществ в различных водоемах. Кроме того, в процессе фотосинтеза они выделяют кислород, создавая тем самым благоприятные условия для жизни не только водных, но и наземных организмов.

Водоросли играют огромную роль в жизни человека: являются кормом для многих промысловых рыб и других животных, служат добавками в различных питательных смесях, входят в состав комбикормов, некоторые водоросли (например, «морскую капусту») употребляют в пищу. Клетки бурых водорослей поверх целлюлозной клеточной стенки порыты пектином, состоящим из альгиновой кислоты или ее солей, при смешивании с водой (в соотношении 1/300) альгинаты образуют вязкий раствор. Альгинаты используются в пищевой промышленности (для получения пастилы, мармеладов), в парфюмерии (изготовление гелей), в медицине (для изготовления мазей), в химической промышленности (для изготовления клеев, лаков). В текстильной промышленности с их помощью делают невыцветающие и непромокаемые ткани. Морские водоросли используются для получения удобрений, йода, брома. Йод получали раньше исключительно из бурых водорослей. Бурые водоросли могут служить в качестве индикатора местонахождения золота, они способны накапливать его в клетках слоевища.

Отдел Зеленые водоросли. Отдел объединяет около 13000 видов, это самый обширный отдел среди водорослей. Отличительная особенность – чисто зеленый цвет слоевищ, вызванный преобладанием хлорофилла над другими пигментами. Распространены повсеместно. В основном зеленые водоросли обитатели пресных водоемов, но есть и морские виды. Некоторые обитают на суше. Есть виды, вступающие в симбиотические отношения с некоторыми животными (губками, кишечнополостными, оболочниками) и грибами.

Строение

. Зеленые водоросли представлены одноклеточными, колониальными и многоклеточными формами. Клетки имеют плотную целлюлозно-пектиновую оболочку, бывают одноядерные или многоядерные. В цитоплазме находятся хроматофоры с пигментами (в основном хлорофилл a и b,). Кроме хлорофилла, в клетках содержатся каротиноиды, ксантофиллы и другие пигменты. Хлоропласты сходны с пластидами высших растений. Основным запасным веществом, накапливающимся в хлоропластах, является крахмал.

Зеленые водоросли считаются предками наземных растений: они имеют одинаковые наборы фотосинтетических пигментов, оболочка содержит не только целлюлозу, но и пектин, запасное вещество – крахмал, накапливаются запасные питательные вещества не в цитоплазме (как у других водорослей), а в пластидах.

Род Хламидомонада.

В переводе – единичный организм, покрытый древнегреческой одеждой – хламидой. Одноклеточные водоросли, обитающие преимущественно в мелких водоемах, загрязненных органическими веществами (рис. 60). Клетка хламидомонады имеет округлую или овальную форму, передний конец заострен в виде носика. На нем располагаются два одинаковой величины жгутика, с помощью которых хламидомонада передвигается в воде. Оболочка клетки пектиново-целлюлозная. В центре клетки располагается чашевидный хроматофор с крупным пиреноидом. В углублении хроматофора располагается ядро. На переднем конце клетки находятся стигма и пульсирующие вакуоли.

Размножается хламидомонада как бесполым, так и половым путем. В жизненном цикле преобладает гаплоидная фаза. При бесполом размножении хламидомонада теряет жгутики, содержимое клетки дважды делится митотически, и под оболочкой материнской клетки образуются четыре дочерние. Каждая из них выделяет оболочку и образует жгутики, превращаясь в зооспоры.

Половой процесс у многих видов хламидомонады происходит по типу изогамии. Содержимое клетки делится, образуя от 8 до 32 гамет, которые напоминают зооспоры, но имеют более мелкие размеры. Клетки с разным половым знаком сливаются. Образовавшаяся зигота покрывается толстой оболочкой и впадает в период покоя. При наступлении благоприятных условий содержимое зигоспоры делится мейотически, и образуются четыре гаплоидные клетки, каждая из которых становится новой хламидомонадой.

У некоторых видов половой процесс осуществляется по типу гетерогамии (обе гаметы подвижны, но женская крупнее мужской) или по типу оогамии (женская гамета неподвижна).

Род Хлорелла.

Одноклеточная водоросль, обитающая в пресных и соленых водоемах, на влажной почве, скалах (рис. 62). Клетки имеют вид зеленых шариков диаметром до 15 мкм. Жгутиков, глазков и сократительных вакуолей не имеет. В клетках имеется чашевидный хроматофор с пиреноидом или без него и мелкое ядро. Хлорелла гораздо более эффективно использует солнечную энергию для фотосинтеза. Если наземные растения используют около 1% солнечной энергии, то хлорелла – 10%. Половой процесс для этой водоросли не известен. Бесполое размножение происходит путем митотического деления содержимого материнской клетки дважды или трижды. В результате деления формируется четыре или восемь неподвижные споры (апланоспоры). После разрыва материнской оболочки клетки выходят наружу, увеличиваются в размерах и делятся вновь.

Хлорелла стала первой водорослью, которую человек стал выращивать в культуре. Она использовалась в качестве экспериментального объекта для изучения некоторых этапов фотосинтеза. В некоторых странах (США, Япония, Израиль) созданы опытные установки для выращивания хлореллы и изучалась возможность использования хлореллы как источника питания для человека. Японцы научились перерабатывать хлореллу в белый порошок, богатый белками и витаминами. Его можно добавлять в муку для выпечки хлебобулочных изделий. Кроме того, хлорелла используется как источник дешевых кормов для скота и при биологической очистке сточных вод.

Класс Улотриксовые.

Многоклеточные водоросли, слоевище которых нитевидное или пластинчатое. Наиболее известные представители относятся к роду Улотрикс и роду Ульва. Неветвящиеся нити улотрикса, прикрепляясь к подводным предметам – камням, сваям, корягам и т.д., образуют зеленые дерновинки. Все клетки (за исключением вытянутой в длину бесцветной ризоидальной клетки, с помощью которой происходит прикрепление водоросли) имеют сходное строение. В центре клетки находится ядро и хроматофор, имеющий форму незамкнутого кольца. В хроматофоре находится несколько пиреноидов. Рост нити в длину происходит за счет деления клеток в поперечном направлении. Произрастает в быстротекущих реках, ведет прикрепленный образ жизни (рис. 65).

В дальнейшем зигота редукционно делится, давая начало четырем клеткам, каждая из которых образуется новую нить.

Важная эволюционная линия связана с переходом от нитчатого слоевища к пластинчатому. Именно такая форма слоевища у представителей рода Ульва (морской салат). Внешне ульва напоминает тонкий зеленый лист целлофана, ее слоевище до 150 см состоит из двух слоев клеток. Для ульвы характерно чередование поколений, причем диплоидный спорофит и гаплоидные гаметофиты внешне не отличаются. Такое чередование поколений называется изоморфным.

Род Спирогира.

Зеленые нитчатые водоросли длиной до 8-10 см (рис. 63). Многочисленные виды спирогир обитают в пресных водоемах, в стоячей воде. Скопления нитей спирогиры образуют тину. Нити неветвящиеся, образованные одним рядом цилиндрических клеток. Жгутиковые стадии отсутствуют.

В центре клеток находится крупное ядро. Оно окружено цитоплазмой, расходящейся в виде тяжей от центра клетки к периферии. Здесь они соединяются с постенным слоем цитоплазмы. Тяжи пронизывают крупную вакуоль. В клетках находятся лентовидные, закрученные в виде спирали хроматофоры. Они располагаются постенно с внутренней стороны оболочки. У разных видов спирогиры количество хроматофоров колеблется от 1 до 16. В хроматофорах в большом количестве располагаются крупные бесцветные пиреноиды. Снаружи водоросль окружена слизистым чехлом.

Рис. . Лестничная конъюгация спирогиры

Половой процесс осуществляется путем конъюгации (рис. 64). Конъюгация может быть лестничной и боковой. При лестничной конъюгации две нити располагаются параллельно друг другу. У рядом расположенных клеток образуют куполообразные выросты, растущие навстречу друг другу.

В месте соприкосновения перегородки, разделяющие клетки, растворяются, и образуется канал, связывающий обе клетки. Содержимое одной клетки (мужской) округляется и перетекает по трубке в другую (женскую), и их содержимое (в первую очередь ядра) сливается. При боковой конъюгации оплодотворение происходит в пределах одной нити. При этом наблюдается слияние протопластов двух рядом расположенных клеток.

Зигота, образовавшаяся в результате оплодотворения, окружается толстой клеточной стенкой и впадает в период покоя. Весной зигота редукционно делится и образует четыре гаплоидных ядра. Три ядра дегенерируют, а четвертое делится митотически и дает начало новой гаплоидной нити. Таким образом, спирогира проходит жизненный цикл в гаплоидной фазе, диплоидна у нее только зигота.

Вся поверхность океана - зеленое царство планктона. У морских берегов умеренного пояса скалы и камни обрастают различными одноклеточными водорослями и длинными зелеными нитями - нитчатками. Чуть подальше волнуются великолепные густые заросли. Курчавится обильной зеленью ульва-салат, иногда фиолетового с переливами цвета. С ним переплетаются чьи-то яркие карминовые ветки.

Вот из глубины тянутся длиннейшей и удивительно крепкой бечевой стебли ламинарий. Нижним концом, расширенным в виде многочисленных присосок, они стоят как на якоре, прикрепившись ко дну, скалам, камням, раковинам. Гибкие стебли в 1 сантиметр толщиной выносят к поверхности листья - пластины в 1,5 и более метра длиной. У основания листа большие вздутия, наполненные воздухом. При помощи этих плавательных пузырей водоросль держится на воде. Со дна поднимается странное растение - один лист! Листовая пластинка в 2-4 метра длиной, на черешке примерно такой же длины, зацепившемся присоском за дно моря. Ни стебля, ни корня. Это тоже ламинария, но другого вида - ламинария сахарная. А вот еще одна ламинария: на тонком черешке веером поднимается к свету пальчаторассеченная пластинка оригинального оливкового оттенка.

В подводном лесу формы растительности своей необычайностью заставляют забыть, что все они - водоросли. Нет у них листьев, стеблей и корней. А кажется, что перед нами растения со всеми этими органами.

В самом деле, разве не пальмы эти деревья в три метра высотой и стволом около десяти сантиметров толщиной? У них раскидистая крона, каждая ветка с одним длинным узким листом - целый лес из пальм под морской волной. И все-таки опять это лес из древовидных водорослей - лессоний, - только по внешнему виду напоминающий пальмовый.

Ламинарии относятся к бурым водорослям, имеющим пигменты, кроме зеленого - хлорофилла, и другие - бурые. Ламинарии замечательны тем, что у них происходит ежегодный листопад: сменяются листовые пластины, а черешки и стебли многолетние. В наших северных морях листопад в подводном ламинариевом лесу начинается во второй половине ноября.

В южных морях богатства подводных лесов напоминают наземные леса тропических областей. И первое место в них принадлежит ламинарии под названием макроцистис. По длине она превосходит самые высокие деревья на Земле. Поднимаясь до дна моря под острым углом, ее ствол разрастается до 300 метров в длину. Голый в нижней части, он несет множество узких листьев, каждый с одним наполненным воздухом пузырем у основания. И вся листовидная часть плавает в воде, добираясь до поверхности ее, где образует густые плавучие заросли и даже чащи. Эта водоросль так прочно держится за дно своими ризоидами - разветвлениями в виде корней нижней части ствола, - что не боится самых сильных бурь Западного океана, а им «не может противостоять никакая скала, - пишет Ч. Дарвин, - как бы крепка она ни была».

Каждая такая водоросль дает приют множеству живых существ. На ее пластинах кораллы возводят свои изящные постройки. С ними конкурируют всевозможные моллюски, которые также претендуют на уютное местечко в зарослях ламинарий.

«Бесчисленные ракообразные сидят на всех частях растения. Если встряхнуть корни, - продолжает Ч. Дарвин, - из них посыплется целая куча мелкой рыбешки, моллюски, каракатица, всякого рода раки, морские ежи, морская звезда, прекрасные голотурии, планарии и ползающие нереиды огромного множества форм».

Дарвин говорит, что для этих обширных подводных лесов он находит возможным лишь одно сравнение: с лесами тропических областей. «И все-таки если бы в какой-нибудь стране уничтожить лес, то не думаю, - заключает он, - чтобы при этом погибло хотя бы приблизительно такое количество видов животных, как с уничтожением этой водоросли».

Подводные леса из ламинарий спасли не одно морское судно от крушения, образуя естественные плавучие волнорезы или хорошие подушки у скал и рифов. Из крупных ламинариевых водорослей состоят подводные леса по побережью Северной Америки, у южной оконечности Америки, у нас - по побережью Камчатки.

Среди ламинариевых лесов встречаются и более низкорослые, до 1 метра в вышину, но очень густые. У нас на севере они занимают береговую зону, свободную от воды во время отлива. А уже глубже начинаются более высокие леса, не обнажаемые при отливе.

Низкорослые леса обычно образует бурая водоросль - фукус. От короткого черешка, прикрепившегося к камням, идет темно-бурая плоская лента, вильчато разветвленная. По середине ленты Тянется продольная жилка. Много шнуровидных бурых водорослей, но есть и кустистые формы. Они встречаются обычно вперемежку с фукусом и другими ламинариями.

В Атлантическом океане, на восток от Антильских островов, огромное пространство, известное под названием Саргассова моря, занято плавучими бурыми водорослями. По внешнему виду можно принять эти водоросли за высшие растения. Цилиндрический разветвленный стебель. На нем сидят узкие листья со средней жилкой. Ветви сильно укорочены и живо напоминают соцветия. Часть веточек совсем короткие, наверху раздутые в шарики - пузыри с воздухом, очень похожи на ягоды. Один из видов саргасса назвали морским виноградом, или плывучкой ягодоносной.

Но это растения западных берегов Африки и восточных американских. Морскими течениями их отрывает от коренных мест произрастания и несет в более спокойный участок океана. От Западной Индии к Северному Ледовитому океану движется течение Гольфстрим, а от Африки к Америке, поперек Атлантического океана, направляется экваториальное течение.

Саргассово море лежит примерно между островами Азорскими, Канарскими и Зеленого Мыса (20°-40° северной широты и 70°-30° восточной долготы). О нем знали уже древние мореплаватели. За Геркулесовыми Столбами (так называли Гибралтарский пролив) находится, говорили финикияне, студенистое море, где вязнут корабли.

Действительно, эти плавучие леса - серьезное препятствие на пути кораблей. Когда-то они послужили причиной бунта матросов против Колумба, когда его суда попали в заросли морского винограда. Масса водорослей казалась такой плотной, что матросов охватил ужас: как же продираться через такую чащу дальше? Им грозит гибель, и они требовали возвращения. Плотность саргассовых скоплений так велика, что издали они похожи на острова, на мели.

В Саргассовом море глубина едва превышает 2 километра и лишь местами доходит до 5-6 километров. В массе размножающиеся водоросли плавают в нем у поверхности.

В Атлантическом океане известно еще одно, хотя и меньшее, скопление - между Багамскими и Бермудскими островами. Есть оно и в Тихом океане, у берегов Калифорнии. Чтобы представить себе, как велики эти скопления бурых водорослей, достаточно сказать, что они занимают пространство в семь раз больше Франции!

На больших глубинах растут красные водоросли - багрянки. Их можно встретить в наших северных, южных и дальневосточных морях. Некоторые багрянки отлично распространяются в неглубоких средних зонах. Они стелются у подножия подводных лесов из крупных водорослей, подобно лишайникам и мхам в наших северных наземных лесах. Обычно это небольшие нежные кустики всего нескольких сантиметров в вышину. Они то прелестных розовых тонов, то вдруг перемежаются темно-малиновыми кустиками, почти черными, то одеты в пурпур. Одни отливают синевой или матовой зеленью, других словно солнечный луч позолотил, и они зажелтели.

В глубоких зонах северных морей дно покрывают ярко-красные кустики багрянок, которые трудно не посчитать за высшие растения. На веточках у них как будто настоящие листья с сетью жилок. Но и это растение - делессерия - тоже водоросль.

Есть багрянки, похожие на красные пластинки, прикрепленные к земле основанием. Иногда это только неветвящиеся нити, иногда узкие ленты. Среди таких подножных кустистых лесов выделяются своеобразные багрянки - камнекусты. Так называют их за способность пропитываться известью. На вид они очень похожи на кораллы: ярко-розовые твердые кустики.

Водоросли прикрепленные обитают в сравнительно неширокой прибрежной полосе. Ее площадь определяют примерно в 1/10 долю всей площади Мирового океана.

Одну десятую! Но жизнь разлита на площади всего Мирового океана, и не только в верхних слоях, но и на огромной глубине. Теперь известно, что на самых больших глубинах (10000 метров), в царстве вечной черной ночи, где держится ровная низкая температура около + 2° и воды недвижны, есть жизнь.

Морское илистое дно усеяно корненожками, губками, актиниями, полипами. Среди построек кораллов копошатся черви, усоногие раки, моллюски. Проплывают громадные рыбы, светящие в темноте зеленым, синим, фиолетовым, красным светом; в огромной пасти торчат хватательные зубы; под пастью - подглоточный мешок. Гроза этих мест! Множество головоногих моллюсков - тоже хищники. Нежные щупальца актиний всегда настороже.

Корненожки, голотурии из иглокожих и некоторые другие беспозвоночные довольствуются илом на обед. Многие из обитателей морских глубин ждут милости от жителей верхних этажей в виде дождя из трупов погибших животных, экскрементов живых. Ну и, конечно, на глубинах кипит, как и на земле, прямая схватка между хищниками. Одни пожирают других. И весь этот огромный подводный мир, поражающий своеобразием форм, размеров, красок, во многом еще загадочный и незнаемый, обязан своим существованием и расцветом зеленым водорослям. С ними он составляет громадную общину, связанную вечными жизненными узами.

Сложная и длинная цепь питания. Конец ее опущен на дно океана, и звено за звеном, бесконечно петляя по пути от одних живых существ к другим, она восходит к верхним слоям Мирового океана.

Здесь раскинута скатерть-самобранка! Безбрежная синяя скатерть с золотыми зайчиками. Они прыгают и резвятся в воде, глубоко пронизывают толщи ее, играют собственным отражением. А мириады еле видимых невооруженным глазом водорослей без промаха ловят зайчиков своим крошечным телом и совершают великую космическую работу зеленого растения. Они - созидатели органического вещества, первопищи для всех обитателей океана.

На скатерти-самобранке берет начало великая цепь питания в морях. Микроскопические водоросли служат пищей микроскопическим животным, вместе с ними образуя население верхних слоев - планктон толщиною в сто, а иногда и более, метров.

Никто не называет этих малюток «лесом», хотя все соглашаются, что ламинарии образуют подводные леса. Но ведь в конечном счете кормят морских животных все-таки не ламинарии, а одноклеточные и колониальные зеленые водоросли планктона.

Даже в холодных морях, например в Баренцевом море, в 1 м3 воды верхних слоев их содержится до тридцати миллионов особей, а в теплых - еще больше.

Дарвин во время своего кругосветного путешествия живо заинтересовался планктонными водорослями, которые он в изобилии встретил у бразильских берегов. «Вся поверхность воды, как показало исследование под лупой, была покрыта как бы кусочками мелко искрошенного сена с зазубренными кончиками». Они имели цилиндрическую форму и были собраны в кучки от двадцати до шестидесяти штук в каждой. «Их, должно быть, бесчисленное множество: наш корабль проходил через несколько полос этих водорослей, - рассказывает Дарвин, - одна из которых занимала в ширину около десяти ярдов и в длину, судя по грязноватому цвету воды, тянулась, по крайней мере, на две с половиной мили».

Крошечные водоросли размножаются с неимоверной быстротой. Неудивительно поэтому, что планктонные водоросли славятся своими урожаями, как можно назвать их годовую продукцию. Ее определяют в триста миллиардов тонн.

В списке самых урожайных водорослей стоит первой хлорелла. Это зеленое чудо дает урожай в четырнадцать раз больше, чем, например, пшеница. Она содержит 50% белков, а в пшенице их всего 12%. Потому-то именно биологи и считают, что хлорелла - первый кандидат в спутники космонавта для дальних полетов. Планктонные водоросли - первопища всего живого в Мировом океане, скатерть-самобранка для тех, кто лишен хлорофилла, без которого океан был бы мертвой пустыней.

Одни из них непосредственно поедают водоросли, другие подбирают продукты их разложения, третьи пожирают животных, питающихся водорослями. Медленно опускается с богатого стола из верхних слоев органический дождь. По пути его подхватывают, отнимают друг от друга и обитатели средних вод, в свою очередь потом опускаясь глубже питательным ручейком еще для кого-то. А остатками от стола займутся бактерии и доведут дело до конца - до минеральных составных частей.

Вместе с тем они положат начало новому кругу жизни: минеральные вещества растворятся в воде, и их подхватят водоросли - те самые, что охотятся за солнечными зайчиками. Так совершается вечный ход жизни, вечный круговорот веществ в воде. И заглавную космическую роль в нем играют водоросли планктона.