Отделения на водораслите. Синьо-зелени водорасли. Структурни особености на синьо-зелените водорасли

Кралство Дробянка
Това царство включва бактерии и синьо-зелени водорасли. Това са прокариотни организми: техните клетки нямат ядро и мембранни органели, генетичният материал е представен от кръгова ДНК молекула. Те се характеризират и с наличието на мезозоми (инвагинация на мембраната в клетката), които изпълняват функцията на митохондрии и малки рибозоми.

бактерии
Бактериите са едноклетъчни организми. Те заемат всички среди на живот и са широко разпространени в природата. Според формата на клетките бактериите са:
1. кълбовиден:коки - те могат да се комбинират и да образуват структури от две клетки (диплококи), под формата на вериги (стрептококи), гроздове (стафилококи) и др.;
2. пръчковидна:бацили (дизентериен бацил, сенен бацил, чумен бацил);
3. извит:вибриони - формата на запетая (холерен вибрион), спирила - слабо спирализирана, спирохети - силно усукани (причинители на сифилис, рецидивираща треска).

Структурата на бактериите
Отвън клетката е покрита с клетъчна стена, която включва муреин. Много бактерии са в състояние да образуват външна капсула, която осигурява допълнителна защита. Под обвивката е плазмената мембрана, а вътре в клетката е цитоплазмата с включвания, малки рибозоми и генетичен материал под формата на кръгова ДНК. Частта от бактериална клетка, която съдържа генетичния материал, се нарича нуклеоид. Много бактерии имат флагели, отговорни за движението.

Бактериите се разделят на две групи според структурата на клетъчната стена: грам-положителен(оцветени по Грам при приготвяне на препарати за микроскопия) и грам-отрицателни (неоцветени по този метод) бактерии (фиг. 4).

размножаване
Осъществява се чрез разделяне на две клетки. Първо се случва репликация на ДНК, след което в клетката се появява напречна преграда. При благоприятни условия едно делене се извършва на всеки 15-20 минути. Бактериите могат да образуват колонии - натрупване на хиляди или повече клетки, които са потомци на една оригинална клетка (колонии от бактерии рядко се срещат в природата; обикновено в изкуствени условия растежна среда).
При неблагоприятни условия бактериите могат да образуват спори. Спорите имат много плътна външна обвивка, която може да издържи на различни външни влияния: кипене в продължение на няколко часа, почти пълна дехидратация. Спорите остават жизнеспособни десетки и стотици години. Когато настъпят благоприятни условия, спората покълва и образува бактериална клетка.

условия на живот
1. Температура - оптимална от +4 до +40 ° С; ако са по-ниски, тогава повечето бактерии образуват спори, по-високи - умират (следователно медицинските инструменти се варят и не се замразяват). Има малка група бактерии, които предпочитат високи температури - това са термофили, които живеят в гейзери.
2. По отношение на кислорода се разграничават две групи бактерии:
аероби - живеят в кислородна среда;
анаероби - живеят в безкислородна среда.
3. Неутрален или алкална среда. Киселинната среда убива повечето бактерии; това е основата за използването на оцетна киселина в консервирането.
4. Без пряка слънчева светлина (също убиват повечето бактерии).

Значение на бактериите
положителен
1. Млечнокисели бактерии се използват за производство на млечнокисели продукти (кисело мляко, подквасено мляко, кефир), сирена; при мариноване на зеле и мариноване на краставици; за производство на силаж.
2. Симбионтните бактерии се намират в храносмилателния тракт на много животни (термити, парнокопитни), участващи в храносмилането на фибрите.
3. Производство на лекарства (антибиотик тетрациклин, стрептомицин), оцетна и други органични киселини; производство на фуражен протеин.
4. Те разлагат трупове на животни и мъртви растения, тоест участват в циркулацията на веществата.
5. Азотфиксиращите бактерии превръщат атмосферния азот в съединения, които се усвояват от растенията.

отрицателен
1. Разваляне на храна.
2. Причиняват човешки заболявания (дифтерия, пневмония, тонзилит, дизентерия, холера, чума, туберкулоза). Лечение и профилактика: ваксинации; антибиотици; хигиена; унищожаване на носители.
3. Причиняват болести по животните и растенията.

Синьо-зелени водорасли (цианоя, цианобактерии)
Синьо-зелените водорасли живеят във водната среда и върху почвата. Техните клетки имат структура, характерна за прокариотите. Много от тях съдържат вакуоли в цитоплазмата, които поддържат плаваемостта на клетката. Способен да образува спори, за да изчака неблагоприятните условия.
Синьо-зелените водорасли са автотрофи, съдържат хлорофил и други пигменти (каротин, ксантофил, фикобилини); способен на фотосинтеза. По време на фотосинтезата се отделя кислород в атмосферата (смята се, че именно тяхната дейност е довела до натрупването на свободен кислород в атмосферата).
Възпроизвеждането се извършва чрез смачкване при едноклетъчни форми и чрез разпадане на колонии (вегетативно размножаване) при нишковидни.
Стойността на синьо-зелените водорасли: причиняват "цъфтежа" на водата; свързват атмосферния азот, превръщайки го във форми, достъпни за растенията (по този начин увеличавайки производителността на резервоари и оризови полета), са част от лишеите.

размножаване
Гъбите се размножават безполово и полово. Безполово размножаване: пъпкуване; части от мицела, с помощта на спори. Спорите са ендогенни (образуват се вътре в спорангиите) и екзогенни или конидии (образуват се върху върховете на специални хифи). полово размножаванепри нисшите гъби се извършва чрез конюгация, когато две гамети се сливат и се образува зигоспора. След това образува спорангии, където се получава мейоза и се образуват хаплоидни спори, от които се развива нов мицел. Във висшите гъби се образуват торбички (asci), вътре в които се развиват хаплоидни аскоспори или базидии, към които са прикрепени базидиоспори отвън.

класификация на гъбите
Има няколко отдела, които са обединени в две групи: по-високи и по-ниски гъби. Отделно има т.нар. несъвършени гъби, които включват видове гъби, чийто полов процес все още не е установен.

Отдел Зигомицети
Принадлежат към низшите гъби. Най-често срещаният от тях е родът Мукор са гъбички. Те се установяват върху храна и мъртви органични остатъци (например върху оборски тор), т.е. имат сапротрофен тип хранене. Mucor има добре развит хаплоиден мицел, хифите обикновено не са сегментирани, няма плодно тяло. Цветът на мукора е бял, когато спорите узреят, става черен. Безполовото размножаване става с помощта на спори, които узряват в спорангиите (митозата възниква по време на образуването на спори), развиващи се в краищата на някои хифи. Сексуалното размножаване е сравнително рядко (чрез зигоспори).

Отдел за аскомицети
Това е най-голямата група гъби. Включва едноклетъчни форми (дрожди), видове с плодови тела (смръчкули, трюфели), различни плесени (пеницил, аспергил).
Penicillium и Aspergillus. Намира се в храни (цитрусови плодове, хляб); в природата те обикновено се установяват върху плодове. Мицелът се състои от сегментирани хифи, разделени от прегради (септа) на отделения. Първо мицелът е бял, по-късно може да придобие зелен или синкав оттенък. Penicillium е способен да синтезира антибиотици (пеницилинът е открит от А. Флеминг през 1929 г.).
Безполовото размножаване става с помощта на конидии, които се образуват в краищата на специални хифи (конидиофори). По време на половото размножаване се случва сливането на хаплоидни клетки и образуването на зигота, от която се образува торба (аск). В него протича мейоза и се образуват аскоспори.

мая - Това са едноклетъчни гъби, характеризиращи се с липса на мицел и състоящи се от отделни сферични клетки. Клетките на дрождите са богати на мазнини, съдържат едно хаплоидно ядро и имат вакуола. Безполовото размножаване става чрез пъпкуване. Полов процес: клетките се сливат, образува се зигота, в която протича мейоза и се образува торба с 4 хаплоидни спори. В природата дрождите се срещат върху сочните плодове.

на фиг. Разделяне на дрождите по пъпкуване

Отдел Базидиомицети
Това са висшите гъби. Характеристиките на този отдел се разглеждат на примера на шапковите гъби. Този отдел включва повечето ядливи гъби (шампиньони, манатарки, масленки); но има и отровни гъби (бледа гмурка, мухоморка).
Хифите имат съчленен строеж. Мицел многогодишен; върху него се образуват плодни тела. Първо, плодното тяло расте под земята, след това излиза на повърхността, като бързо се увеличава по размер. Плодовото тяло е образувано от хифи, плътно прилежащи една към друга, в него се различават шапка и крак. Най-горният слой на шапката обикновено е ярко оцветен. В долния слой се изолират стерилни хифи, големи клетки (защитават спороносния слой) и самите базидии. На долния слой се образуват плочи - това са гъби (гъби, пачи крак, гъби) или тубули - това са тръбни гъби (манатарка, манатарки, манатарки). Върху плочите или по стените на тубулите се образуват базидии, в които ядрата се сливат и образуват диплоидно ядро. От него чрез мейоза се развиват базидиоспори, при поникването на които се образува хаплоиден мицел. Сегментите на този мицел се сливат, но сливането на ядрата не се случва - така се образува дикарионният мицел, който образува плодното тяло.

Значението на гъбите
1) Храна - ядат се много гъби.
2) Причиняват болести по растенията - аскомицети, главови и ръждиви гъби. Тези гъбички заразяват зърнени култури. Спорите на ръждивите гъби (хлебната ръжда) се пренасят от вятъра и попадат върху зърнени култури от междинни гостоприемници (берберис). Спорите на главнята се разнасят от вятъра, попадат върху зърната на житните култури (от заразени житни растения), прикрепят се и презимуват заедно със зърното. Когато поникне през пролетта, спората на гъбата също пониква и прониква във вътрешността на растението. В бъдеще хифите на тази гъба проникват в ухото на зърнените култури, образувайки черни спори (оттук и името). Тези гъби причиняват сериозни щети на селското стопанство.
3) Причиняват човешки заболявания (трихофития, аспергилоза).
4) Унищожаване на дървесина (гъбички от трън - заселват се по дърветата и дървените сгради). Това е двойно значение: ако мъртво дърво е унищожено, то е положително, ако е живо или дървени сгради, тогава е отрицателно. Гъбата трън прониква в живо дърво през рани по повърхността, след което в дървото се развива мицел, върху който се образуват многогодишни плодни тела. Те произвеждат спори, които се разпръскват от вятъра. Тези гъби могат да причинят смъртта на овощните дървета.
5) Отровните гъби могат да причинят отравяне, понякога доста тежко (до смърт).
6) Разваляне на храни (мухъл).
7) Получаване на лекарства.
Те предизвикват алкохолна ферментация (дрожди), поради което се използват от хората в хлебопекарната и сладкарската промишленост; във винопроизводството и пивоварството.
9) Те са разлагачи в общностите.
10) Образувайте симбиоза с висши растения - микориза. В този случай корените на растението могат да усвоят хифите на гъбата, а гъбата може да инхибира растението. Но въпреки това тези отношения се считат за взаимно изгодни. При наличие на микориза много растения се развиват много по-бързо.

УРОК 1

ТЕМА: Въведение в систематиката. Царството на бактериите.

Царството на водораслите.

МИШЕНА:Запознаване с основите на систематиката и класификацията на растителния свят, изучаване на особеностите на морфологичната структура на бактериите, както и систематичното разположение, структурните особености и размножаването на основните представители на отделите зелени, червени, диатомеи и кафяви водорасли, лечебни представители.

САМОСТОЯТЕЛНА РАБОТА.

ВЪПРОСИ ЗА САМООБРАЗОВАНИЕ:

1. Систематиката като биологична наука. Типове системи. таксони.

2. Империя клетъчни организми (Cellulata). Доядрени организми (Procariota) Основни систематични характеристики

3. Подцарство Oxyphotobacteria. Отдел за цианобактерии (цианобактерии). Характеристики на структурата, значение в природата и човешкия живот.

4. Царство Протоктиста, основни систематични характеристики, представители.

5. Протоктисти - водорасли (Algae). Обща характеристика на водораслите.

6. Систематика на водораслите. Значение в природата и човешкия живот.

7. Отдел Багрянка (Rhodophyta), структурни особености, размножаване.

8. Отдел Зелени водорасли (Chlorophyta), строеж, размножаване.

9. Отдел Кафяви водорасли (Phaeophyta), строеж, размножаване.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Яковлев Г.П. и др. Ботаника. - Санкт Петербург: Издателство SPFHA, 2001. - стр. 232 - 284.

Упражнение 1. Запишете и научете латинските имена на представителите на изучавания отдел.

кафяви водорасли - ________________________________________________________________

Ламинария захарна - ________________________________________________________________

Японски водорасли - _________________________________________________________________

зелени водорасли - ______________________________________________________________

Chlamydomonas - ___________________________________________________________________________

Хлорела - ________________________________________________________________________________

Улотрикс - __________________________________________________________________________________

спирогира - ________________________________________________________________________________

синьо зелени водорасли - ________________________________________________________

Носток - ________________________________________________________________________________

Анабена - _________________________________________________________________________________

Осцилаторно - ________________________________________________________________________________

Спирулина - ________________________________________________________________________________

Задача 2. Изберете подходящите добавки, за да характеризирате отдела за цианобактерии.

1. Цианобактериите или синьо-зелените водорасли включват:

А - към супер-царството на прокариотите; B - към царството на еукариотите; C - към царството на растенията, G - към царството на пелетите, D - към подцарството на оксифотобактериите; E - истински водорасли към подцарството.

2. Представители на цианобактериите са:

А - едноклетъчни организми, обитаващи изключително пресни водни тела; B - едноклетъчни, многоклетъчни колониални форми, които живеят в прясна вода, по-рядко в моретата,

B - утаяване върху почвата, камъните, стволовете на дърветата, образувайки лишеи; D - автотрофни организми; D - хетеротрофни организми; Е - организми, способни да фиксират свободен азот.

3. Структурните характеристики на клетките на цианобактериите обикновено включват:

А - липсва морфологично оформено ядро; B - едно ядро или много от тях; B - черупката е плътна, дебела, включва пиктинови вещества, целулоза, муреин и други полизахариди; D - пигментите на хитиновата обвивка са концентрирани в стенния слой на цитоплазмата; Е - пигментите са локализирани в хромофорите; G - специфични пигменти - каротеноиди; H - специфични пигменти - фикоцианини и фикоеритрин.

Задача 3. Опишете разделението на Clorophyta, като изберете подходящите добавки:

1. Клетките на зелените водорасли са подобни на клетките на висшите растения, а именно:

А - целулозно-пектинова клетъчна стена; B - хлорофилите и каротеноидите са концентрирани в пластидите; B - хлоропласти обикновено с пиреноиди; G - продукт на фотосинтезата - нишесте.

2. Талус - ...

А - винаги едноклетъчни; B - винаги многоклетъчен; Б - едноклетъчни или многоклетъчни;

G - неклетъчни и колониални.

3. Те се размножават ...

А - вегетативно; B - безполово с помощта на зооспори, C - безполово с помощта на апланоспори; G - сексуално.

4. Форми на половия процес:

А - оогамия; B - хетерогамия; B - изогамия; G - спрежение.

5. Представители на катедрата:

А - носок; B - хлорела; B - улотрикс; G - спирогира; D - фукус; Е - хламидомонада;

G - волвокс.

Задача 4. Посочете имената на изобразените водорасли (A, B, C, D) на отделите, към които принадлежат, и направете надписи към цифровите обозначения.


А	б	IN	Ж
1__________________________________ 2__________________________________ 3__________________________________ 4__________________________________ 5__________________________________	6__________________________________ 7__________________________________ 8__________________________________ 9__________________________________

Задача 5.Опишете отдела Phaeophyta, като изберете правилния:

1. Кафявите водорасли са ...

А - към супер-царството на прокариотите; B - към царството на еукариотите; B - царството на пушките; G - царството на растението; D - истински водорасли към подцарството; E - към царството на лилавото.

2. Те живеят...

А - в студени морета, върху скалисти дънни субстрати; B - в топли морета и сладки водни тела, във водния стълб.

3. Ниво на сграда...

А - едно и многоклетъчно, Б - само многоклетъчно; B - малки размери, не повече от 1 m;

G - големи размери, до 6 м и повече.

4. Талус на спорофит...

А - нишковидни, многоредови или разчленени на "ствол" и листовидни плочи;

B - нишковидни, неразчленени; B - с фалшиви тъкани; G - с истински платове.

5. В цикъла на развитие на кафявите водорасли ...

А - наблюдава се промяна в ядрените фази, изразено е редуване на поколенията; B - промяната на ядрените фази и поколения не е изразена.

6. Клетките се характеризират с ...

А - едно ядро, много вакуоли; B - много ядра, една вакуола; B - черупките са слузести; D - хлоропластите имат пиреноиди и съдържат пигмента фикоеритрин; D - хлоропласти без пиреноиди, специфичен пигмент - фукоксантин; Е - резервни вещества - ламинарин, манитол и тлъсто масло; G - резервно вещество - нишесте.

7. Представители на катедрата са:

А - хлорела; B - фукус; B - улотрикс; G - водорасли; D - измиване; E - спирогира.

Задача 6.Основни термини по темата (дефинирайте):

Двоична номенклатура - _________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

Изкуствени системи - _____________________________________________________________

Класификация - ___________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Систематика - ___________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Таксон - ________________________________________________________________________________

Акинет - _________________________________________________________________________________

Хетероцисти - _________________________________________________________________________________

Генофор - ___________________________________________________________________________

Алгология – ________________________________________________________________________________

Бентос – ________________________________________________________________________________

Гаметофит - ________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Хипотеза - ___________________________________________________________________________

Карпогон - ________________________________________________________________________________

Пеликул - ________________________________________________________________________________

Пиреноиди - ________________________________________________________________________________

Ризоиди - ___________________________________________________________________________

Спорофит - ___________________________________________________________________________

Undulipodium - ________________________________________________________________________________

Висок - ____________________________________________________________________________

Фитопланктон - _________________________________________________________________________________

Хроматофори - _________________________________________________________________________________

Епитекус - ________________________________________________________________________________

Задача 7.Съвпадение: Размножаващи се видове водорасли - тяхната същност

Задача 8.За посочените групи растения изберете подходящата стойност и приложение.

Сред организмите, които съществуват сега, има такива, за чиято принадлежност има постоянни спорове. Така е и със съществата, наречени цианобактерии. Въпреки че дори нямат правилно име. Твърде много синоними

синьо-зелени водорасли;
цианобионти;
фикохромни пелети;
цианид;
слузести водорасли и др.

Така се оказва, че цианобактерията е съвсем малък, но в същото време толкова сложен и противоречив организъм, който изисква внимателно проучване и разглеждане на структурата му, за да се определи точната таксономична принадлежност.

История на съществуването и откритието

Съдейки по фосилните останки, историята на съществуването на синьо-зелените водорасли се връща далеч в миналото, преди няколко (3,5) милиарда години. Такива заключения позволиха да се направят изследвания на палеонтолози, които анализираха скалите (техните участъци) от онези далечни времена.

На повърхността на пробите са открити цианобактерии, чиято структура не се различава от тази на съвременните форми. Това показва висока степен на адаптивност на тези същества към различни условия на местообитание, тяхната изключителна издръжливост и оцеляване. Очевидно е, че в продължение на милиони години е имало много промени в температурата и газовия състав на планетата. Нищо обаче не повлия на жизнеспособността на циана.

В съвремието цианобактерията е едноклетъчен организъм, който е открит едновременно с други форми на бактериални клетки. Тоест Антонио Ван Льовенхук, Луи Пастьор и други изследователи през XVIII-XIX век.

Те са подложени на по-задълбочено изследване по-късно, с развитието на електронната микроскопия и модернизираните методи и методи на изследване. Идентифицирани са характеристиките, които притежават цианобактериите. Структурата на клетката включва редица нови структури, които не се срещат в други същества.

Класификация

Въпросът за определяне на тяхната таксономична принадлежност остава открит. Досега се знае само едно: цианобактериите са прокариоти. Това се потвърждава от функции като:

липса на ядро, митохондрии, хлоропласти;
наличието на муреин в клетъчната стена;
S-рибозомни молекули в клетката.

Въпреки това цианобактериите са прокариоти, наброяващи около 1500 хиляди разновидности. Всички те бяха класифицирани и обединени в 5 големи морфологични групи.

Хроококова. Доста голяма група, обединяваща единични или колониални форми. Високите концентрации на организми се държат заедно от общата слуз, секретирана от клетъчната стена на всеки индивид. По форма тази група включва прътовидни и сферични структури.
Плеврокапсален. Много подобно на предишните форми, обаче, се появява характеристика под формата на образуване на беоцити (повече за това явление по-късно). Цианобактериите, включени тук, принадлежат към три основни класа: Pleurocaps, Dermocaps, Myxosarcins.
Оксилатори. Основната характеристика на тази група е, че всички клетки са комбинирани в обща слузна структура, наречена трихоми. Разделянето става, без да се излиза извън тази нишка, вътре. Oscillatoria включва изключително вегетативни клетки, които се делят безполово наполовина.
Nostoc. Интересни за тяхната криофилност. Способен да живее в открити ледени пустини, образувайки цветни набези върху тях. Така нареченият феномен на "цъфтящи ледени пустини". Формите на тези организми също са нишковидни под формата на трихоми, но сексуално размножаване с помощта на специализирани клетки - хетероцисти. Тук могат да бъдат приписани следните представители: Anabens, Nostocs, Calotrixes.
Стигонемичен. Много подобен на предишната група. Основната разлика в метода на размножаване е, че те могат да се делят многократно в рамките на една и съща клетка. Най-популярният представител на тази асоциация е Fisherells.

По този начин цианидът се класифицира според морфологичния критерий, тъй като за останалите възникват много въпроси и се получава объркване. Ботаници и микробиолози общ знаменателв таксономията на цианобактериите все още не може да дойде.

местообитания

Поради наличието на специални адаптации (хетероцисти, беоцити, необичайни тилакоиди, газови вакуоли, способността да фиксират молекулярен азот и други), тези организми се заселват навсякъде. Те са в състояние да оцелеят дори в най екстремни условияв който изобщо не може да съществува жив организъм. Например горещи термофилни извори, анаеробни условия с атмосфера от сероводород, с рН по-малко от 4.

Цианобактерията е организъм, който спокойно оцелява в морски пясък и скалисти издатини, ледени блокове и горещи пустини. Можете да разпознаете и определите наличието на цианиди по характерната цветна плака, която образуват техните колонии. Цветът може да варира от синьо-черно до розово и лилаво.

Наричат се синьо-зелени, защото често образуват синьо-зелен слузест филм върху повърхността на обикновена прясна или солена вода. Това явление се нарича "цъфтеж на водата". Може да се види на почти всяко езеро, което започва да обраства и заблатява.

Характеристики на структурата на клетката

Цианобактериите имат структура, обща за прокариотните организми, но има и някои особености.

Общият план на клетъчната структура е следният:

клетъчна стена от полизахариди и муреин;
билипидна структура;
цитоплазма със свободно разпространен генетичен материал под формата на ДНК молекула;
тилакоиди, които изпълняват функцията на фотосинтеза и съдържат пигменти (хлорофили, ксантофили, каротеноиди).

Видове специализирани структури

На първо място, това са хетероцисти. Тези структури не са части, а самите клетки като част от трихом (обща колониална нишка, обединена от слуз). Те се различават, когато се гледат под микроскоп, по техния състав, тъй като основната им функция е производството на ензим, който им позволява да фиксират молекулярен азот от въздуха. Следователно в хетероцистите практически няма пигменти, но има много азот.

На второ място, това са хормони - области, изтръгнати от трихомите. Те служат като места за размножаване.

Беоцитите са вид дъщерни клетки, масово надарени от една майчина. Понякога техният брой достига хиляда за един период на разделяне. Dermocaps и други Pleurocapsodiaceae са способни на такава характеристика.

Акинетите са специални клетки, които са в покой и са включени в трихомите. Различават се по по-масивна, богата на полизахариди клетъчна стена. Тяхната роля е подобна на хетероцистите.

Газови вакуоли – всички цианобактерии ги имат. Структурата на клетката първоначално предполага тяхното присъствие. Тяхната роля е да участват в процесите на цъфтеж на водата. Друго име за такива структури е карбоксизоми.

Те със сигурност съществуват в растенията, животните и бактериални клетки. При синьо-зелените водорасли обаче тези включвания са малко по-различни. Те включват:

гликоген;
полифосфатни гранули;
цианофицинът е специално вещество, състоящо се от аспартат, аргинин. Служи за натрупване на азот, тъй като тези включвания се намират в хетероцистите.

Това е, което имат цианобактериите. Основните части и специализираните клетки и органели са това, което позволява на цианидите да извършват фотосинтеза, но в същото време лекуват бактериите.

размножаване

Този процес не е особено труден, тъй като е същият като този при обикновените бактерии. Цианобактериите могат да се делят вегетативно, на части от трихоми, нормална клетка на две или да извършват полов процес.

Често в тези процеси участват специализирани клетки от хетероцисти, акинети, беоцити.

Начини на транспорт

Клетката на цианобактерията е покрита отвън, а понякога и със слой от специален полизахарид, който може да образува слузна капсула около нея. Благодарение на тази функция се извършва движението на циан.

Няма флагели или специални израстъци. Движението може да се извършва само върху твърда повърхност с помощта на слуз, с кратки контракции. Някои осцилаториуми имат много необичаен начин на движение - те се въртят около оста си и в същото време карат целия трихом да се върти. Така се движи повърхността.

Способност за фиксиране на азот

Почти всяка цианобактерия притежава тази характеристика. Това е възможно благодарение на наличието на ензима нитрогеназа, който е в състояние да фиксира молекулярния азот и да го превърне в смилаема форма на съединения. Това се случва в структурите на хетероцистите. Следователно онези видове, които ги нямат, не са способни от въздуха.

Като цяло този процес прави цианобактериите много важни същества за живота на растенията. Утаявайки се в почвата, цианидът помага на представителите на флората да усвояват свързания азот и да водят нормален живот.

анаеробни видове

Някои форми на синьо-зелени водорасли (например Oscillatoria) могат да живеят в напълно анаеробни условия и атмосфера на сероводород. В този случай съединението се обработва вътре в тялото и в резултат на това се образува молекулярна сяра, която се освобождава в околната среда.

Цианобактерии (синьо-зелени) - отдел на царството на прокариотите (пушки). Представен от автотрофни фототрофи. Форми на живот - едноклетъчни, колониални, многоклетъчни организми. Тяхната клетка е покрита със слой пектин, разположен върху клетъчната мембрана. Ядрото не се експресира, хромозомите са разположени в централната част на цитоплазмата, образувайки центроплазмата. От органелите има рибозоми и парахроматофори (фотосинтетични мембрани), съдържащи хлорофил, каротеноиди, фикоциан и фикоеритрин. Вакуолите са само газ, клетъчният сок не се натрупва. Резервните вещества са представени от зърна гликоген. Цианобактериите се размножават само вегетативно - чрез части от талуса или чрез специални участъци от нишката - хормогонии. Представители: oscillatoria, lingbia, anabaena, nostoc. Живеят във вода, почва, сняг, горещи извори, кора на дървета, скали и са част от тялото на някои лишеи.

синьо зелени водорасли, цианид (Cyanophyta), отдел водорасли; принадлежат към прокариотите. При синьозелените водорасли, както и при бактериите, ядреният материал не е отделен с мембрана от останалото клетъчно съдържание, вътрешният слой на клетъчната стена се състои от муреин и е чувствителен към действието на ензима лизозим. Синьо-зелените водорасли се характеризират със синьо-зелен цвят, но се срещат розови и почти черни, което се свързва с наличието на пигменти: хлорофил а, фикобилини (син - фикоциан и червен - фикоеритрин) и каротеноиди. Сред синьо-зеленотоводорасли, има едноклетъчни, колониални и многоклетъчни (нишковидни) организми, обикновено микроскопични, по-рядко образуващи топки, кори и храсти с размер до 10 см. Някои нишковидни синьо-зелени водорасли могат да се движат чрез плъзгане. Протопластът на синьо-зелените водорасли се състои от външен цветен слой - хроматоплазма - и безцветна вътрешна част - центроплазма. В хроматоплазмата има ламели (плочи), които извършват фотосинтеза; те са разположени на концентрични слоеве по черупката. Центроплазмата съдържа ядрено вещество, рибозоми, резервни вещества (волютинови гранули, цианофицинови зърна с липопротеини) и тела, състоящи се от гликопротеини; видове живовляк имат газови вакуоли. В синьо-зелените водорасли липсват хлоропласти и митохондрии. Напречните прегради на нишковидните синьо-зелени водорасли са оборудвани с плазмодесми. Някои нишковидни синьо-зелени водорасли имат хетероцисти - безцветни клетки, изолираниот вегетативни клетки чрез "тапи" в плазмодесмати. Синьо-зелените водорасли се размножават чрез делене (едноклетъчни) и чрез хормогонии - участъци от нишки (многоклетъчни). Освен това за размножаване се използват: акинети - неподвижни почиващи спори, образувани изцяло от вегетативни клетки; ендоспори, които възникват няколко пъти в майчината клетка; екзоспори, отделени от външната страна на клетките, и наноцити - малки клетки, които се появяват в масата по време на бързото разделяне на съдържанието на майчината клетка. При синьо-зелените водорасли няма сексуален процес, но има случаи на рекомбинация на наследствени белези чрез трансформация. 150 рода, обединяващи около 2000 вида; в страните бившия СССР- 120 рода (над 1000 вида). Синьо-зелените водорасли са част от планктона и бентоса на сладките води и моретата, живеят на повърхността на почвата, в горещи извори с температура на водата до 80 ° C, върху сняг - в полярните райони и в планините; редица видове живеят във варовиков субстрат („пробивни водорасли“), някои синьо-зелени водорасли са компоненти на лишеи и симбионти на протозои и сухоземни растения (бриофити и цикади). В най големи количествасе развиват синьо-зелени водорасли пресни води, понякога причинявайки цъфтеж на водата в резервоарите, което води до смърт на рибата. При определени условия масовото развитие на синьо-зелени водорасли допринася за образуването на лечебна кал. В някои страни (Китай, Република Чад) редица видове синьо-зелени водорасли (носток, спирулина и др.) се използват за храна. Правят се опити за масово отглеждане на синьо-зелени водорасли за получаване на фуражен и хранителен протеин (спирулина). Някои синьо-зелени водорасли абсорбират молекулярен азот, обогатявайки почвата с него. В фосилно състояние синьо-зелените водорасли са известни от докамбрия.

синьо зелени водорасли(Cyanophyta), пушки, по-точно, фикохромни пелети(Schizophyceae), слузести водорасли (Myxophyceae) - колко различни имена тази група древни автотрофни растения получи от изследователите! Страстите не са утихнали и до днес. Има много такива учени, които са готови да изключат синьо-зелените от водораслите, а някои изобщо от растителното царство. И не така, "с лека ръка", а с пълната увереност, че го правят на сериозна основа. научна основа. Самите синьо-зелени водорасли са „виновни“ за такава съдба. Изключително особената структура на клетки, колонии и нишки, интересна биология, голяма филогенетична възраст - всички тези характеристики поотделно и взети заедно дават основата за много интерпретации на таксономията на тази група организми.

Няма съмнение, че синьо-зелените водорасли са най-старата група сред автотрофните организми и сред организмите като цяло. Останките на организми, подобни на тях, са открити сред строматолитите (варовити образувания с бугоркова повърхност и концентрично наслоени вътрешна структураот докамбрийски отлагания), които са били на около три милиарда години. Химичен анализоткрива в тези остатъци продуктите на разлагането на хлорофила. Второто сериозно доказателство за древността на синьо-зелените водорасли е структурата на техните клетки. Заедно с бактериите те са обединени в една група, наречена доядрени организми(Прокариота). Различните таксономи оценяват ранга на тази група по различен начин - от клас до самостоятелно царство организми, в зависимост от значението, което придават на отделните признаци или нивото на клетъчната структура. Все още има много неясни в таксономията на синьо-зелените водорасли, големи разногласия възникват на всяко ниво на изучаването им.

Синьо-зелените водорасли се срещат във всякакви и почти невъзможни местообитания, на всички континенти и водоеми на Земята.

Клетъчна структура.Според формата на вегетативните клетки синьо-зелените водорасли могат да бъдат разделени на две основни групи:

1) видове с повече или по-малко сферични клетки (сферични, широко елипсовидни, крушовидни и яйцевидни);

2) видове с клетки, силно удължени (или компресирани) в една посока (удължено-елипсовидни, вретеновидни, цилиндрични - от късо-цилиндрични и бъчвовидни до удължено-цилиндрични). Клетките живеят отделно и понякога се обединяват в колонии или образуват нишки (последните също могат да живеят отделно или да образуват снопчета или желатинови колонии).

Клетките имат доста дебели стени. По същество протопластът тук е заобиколен от четири слоя черупки: двуслойна клетъчна мембрана е покрита отгоре с външна вълнообразна мембрана, а между протопласта и черупката има и вътрешна клетъчна мембрана. При образуването на напречна преграда между клетките в нишките участват само вътрешният слой на мембраната и вътрешната мембрана; външната мембрана и външният слой на черупката не отиват там.

Структурата на клетъчната стена и други микроструктури на клетки от синьо-зелени водорасли са изследвани с помощта на електронен микроскоп (фиг. 49).

Въпреки че клетъчната мембрана съдържа целулоза, основна роля играят пектиновите вещества и слузните полизахариди. При някои видове клетъчните мембрани са добре слузести и дори съдържат пигменти; в други около клетките се образува специална лигавична обвивка, понякога независима около всяка клетка, но по-често се слива в обща обвивка, обграждаща група или цялата поредица от клетки, наречена специален термин за нишковидни форми - трихоми. При много синьо-зелени водорасли трихомите са заобиколени от истински обвивки - обвивки. Както клетъчната, така и истинската обвивка са съставени от тънки, преплитащи се влакна. Те могат да бъдат хомогенни или слоести: наслояването на нишки с отделни основи и връх е успоредно или наклонено, понякога дори фуниевидно. Истинските обвивки растат чрез натрупване на нови слоеве слуз един върху друг или вмъкване на нови слоеве между старите. някои носталгичен(Nostoc, Anabaena) клетъчните обвивки се образуват чрез секреция на слуз през порите в мембраните.

Протопластът на синьо-зелените водорасли е лишен от образувано ядро и преди това се е считал за дифузен, разделен само на цветна периферна част - хроматоплазма - и безцветна централна част - цептроплазма. Въпреки това различни методи на микроскопия и цитохимия, както и ултрацентрофугиране показаха, че такова разделяне може да бъде само условно. Клетките на синьо-зелените водорасли съдържат добре дефинирани структурни елементи и различното им разположение причинява разлики между центроплазмата и хроматоплазмата. Някои автори сега разграничават три компонента в протопласта на синьо-зелените водорасли:

1) нуклеоплазма;

2) фотосинтезиращи пластини (ламели);

3) рибозоми и други цитоплазмени гранули.

Но тъй като нуклеоплазмата заема областта на центроплазмата, а ламелите и другите съставки са разположени в областта на хроматоплазмата, съдържаща пигменти, старото класическо разграничение (рибозомите се намират и в двете части на протопласта) също не може да се счита за грешка. .

Пигментите, концентрирани в периферната част на протопласта, са локализирани в ламеларни образувания - ламели, които са разположени в хроматоплазмата по различни начини: произволно, опаковани в гранули или ориентирани радиално. Такива системи от ламели сега често се наричат парахроматофори.

В хроматоплазмата, в допълнение към ламелите и рибозомите, има и ектопласти (цианофицинови зърна, състоящи се от липопротеини) и различни видове кристали. В зависимост от физиологичното състояние и възрастта на клетките, всички тези структурни елементи могат да се променят значително до пълно изчезване.

Центроплазмата на клетките на синьо-зелените водорасли се състои от хиалоплазма и различни пръчици, фибрили и гранули. Последните са хроматинови елементи, които се оцветяват с ядрени багрила. Хиалоплазмата и хроматиновите елементи като цяло могат да се считат за аналог на ядрото, тъй като тези елементи съдържат ДНК; по време на клетъчното делене те се делят надлъжно и половините са равномерно разпределени между дъщерните клетки. Но, за разлика от типичното ядро, в клетките на синьо-зелените водорасли около хроматиновите елементи никога не е възможно да се открие ядрената обвивка и нуклеолите. Представлява ядроподобно образувание в клетката и се нарича нуклеоид. Той също така съдържа рибозоми, съдържащи РНК, вакуоли и полифосфатни гранули.

Установено е, че нишковидните форми имат плазмодесми между клетките. Понякога системите от ламели на съседни клетки също са свързани помежду си. Напречните прегради в трихома в никакъв случай не трябва да се считат за парчета мъртва материя. Това е жив компонент на клетката, който постоянно участва в нейните жизнени процеси, подобно на перипласта на камшичестите организми.

Протоплазмата на синьо-зелените водорасли е по-плътна от тази на други групи растения; той е неподвижен и много рядко съдържа вакуоли, пълни с клетъчен сок. Вакуолите се появяват само в стари клетки и тяхната поява винаги води до клетъчна смърт. Но в клетките на синьо-зелените водорасли често се срещат газови вакуоли (псевдовакуоли). Това са кухини в протоплазмата, пълни с азот и придаващи на клетката черно-кафяв или почти черен цвят в пропускащата светлина на микроскопа. Срещат се в някои видове почти постоянно, но има и видове, в които не се срещат. Тяхното присъствие или отсъствие често се счита за таксономично важна характеристика, но, разбира се, все още не знаем всичко за газовите вакуоли. Най-често се срещат в клетките на видове, които водят планктонен начин на живот (представители на родовете Anabaena, Aphanizomenon, Rivularia, Microcystis и др., фиг. 50, 58.1).

Няма съмнение, че газовите вакуоли в тези водорасли служат като вид адаптация към намаляване на специфичното тегло, т.е. към подобряване на „плаването“ във водния стълб. И все пак тяхното присъствие изобщо не е необходимо и дори при такива типични планктери като Microcystis aeruginosa и M. flosaquae може да се наблюдава (особено през есента) почти пълното изчезване на газовите вакуоли. При някои видове те се появяват и изчезват внезапно, често по неизвестни причини. При nostoca plumiformis(Nostoc pruniforme, pl. 3, 9), големи колонии от които винаги живеят на дъното на водните тела, те се появяват в природни условияпрез пролетта, малко след топенето на леда. Обикновено зеленикаво-кафявите колонии придобиват сивкав, понякога дори млечен оттенък и напълно се размиват в рамките на няколко дни. Микроскопското изследване на водораслото на този етап показва, че всички nostoc клетки са пълни с газови вакуоли (фиг. 50) и стават черно-кафяви, подобни на планктонните анабенови клетки. В зависимост от условията, газовите вакуоли се задържат до десет дни, но в крайна сметка изчезват; започва образуването на лигавица около клетките и тяхното интензивно делене. Всяка нишка или дори парче нишка поражда нов организъм (колония). Подобна картина може да се наблюдава и при покълването на спори от епифитни или планктонни видове gleotrichia. Понякога газовите вакуоли се появяват само в някои клетки на трихома, например в зоната на меристема, където настъпва интензивно клетъчно делене и могат да възникнат хормони, освобождаването на които газовите вакуоли по някакъв начин помагат.

Газовите вакуоли се образуват на границата на хромато- и центроплазмата и са с напълно неправилни очертания. При някои видове, живеещи в горните слоеве на дънната тиня (в сапропел), по-специално във видовете осцилатор, големи газови вакуоли са разположени в клетките отстрани на напречните прегради. Експериментално е установено, че появата на такива вакуоли се дължи на намаляване на количеството разтворен кислород в средата с добавяне на сероводородни ферментационни продукти към средата. Може да се предположи, че такива вакуоли възникват като складове или места за отлагане на газове, които се отделят по време на ензимни процеси, протичащи в клетката.

Съставът на пигментния апарат в синьо-зелените водорасли е много разнообразен, в тях са открити около 30 различни вътреклетъчни пигмента. Те принадлежат към четири групи - хлорофили, каротини, ксантофили и билипротеини. От хлорофилите досега надеждно е доказано наличието на хлорофил а; от каротеноиди - α, β и ε-каротини; от ксантофилите - ехинеон, зеаксантин, криптоксаитин, миксоксантофил и др., а от билипротеините - с-фикоцианин, с-фикоеритрин и алофикоцианин. Много характерно за синьо-зелените водорасли е наличието на последната група пигменти (все още се срещат в пурпурните и някои криптомонади) и липсата на хлорофил b. Последното още веднъж показва, че синьо-зелените водорасли са древна група, която се отдели и следва самостоятелен път на развитие още преди появата на хлорофил b в хода на еволюцията, чието участие във фотохимичните реакции на фотосинтезата дава най-висока ефективност .

Разнообразието и особеният състав на фотоасимилиращите пигментни системи обяснява устойчивостта на синьо-зелените водорасли към ефектите на продължително потъмняване и анаеробиоза. Това също отчасти обяснява съществуването им в екстремни условия на живот - в пещери, слоеве дънна тиня, богата на сероводород, в минерални извори.

Продуктът от фотосинтезата в клетките на лешоядните зелени водорасли е гликопротеин, който се намира в хроматоплазмата и се отлага там. Гликопротеинът е подобен на гликогена - от разтвор на йод в калиев йодид става кафяв. Между фотосинтезиращите ламели са открити полизахаридни зърна. Цианофициновите зърна във външния слой на хроматоплазмата са съставени от липопротеини. Волутиновите зърна в центроплазмата са резервни вещества с протеинов произход. Серни зърна се появяват в плазмата на обитателите на серни резервоари.

Пъстротата на пигментния състав може да обясни и разнообразието в цвета на клетките и трихомите на синьо-зелените водорасли. Цветът им варира от чисто синьо-зелен до лилав или червеникав, понякога до лилав или кафеникаво-червен, от жълт до бледосин или почти черен. Цветът на протопласта зависи от систематичното разположение на вида, както и от възрастта на клетките и условията на съществуване. Много често се маскира от цвета на лигавицата на влагалището или колониалната слуз. Пигментите се намират и в слузта и придават на нишките или колониите жълт, кафяв, червеникав, лилав или син оттенък. Цветът на слузта от своя страна зависи от условията на околната среда - от светлината, химията и pH на средата, от количеството влага във въздуха (за аерофитите).

Структура на резбата.Няколко синьо-зелени водорасли растат като единични клетки, повечето са склонни да образуват колонии или многоклетъчни нишки. От своя страна филаментите могат или да образуват псевдопаренхимни колонии, в които са плътно затворени, а клетките запазват своята физиологична самостоятелност, или да имат хормонална структура, при която клетките са свързани в редица, съставлявайки т.нар. трихоми. В трихома протопластите на съседните клетки са свързани чрез плазмодесмати. Трихом, заобиколен от лигавична обвивка, се нарича нишка.

Нишковидните форми могат да бъдат прости и разклонени. Разклоняването при синьозелените водорасли е двустранно - истинско и фалшиво (фиг. 51). Такова разклоняване се нарича истинско, когато страничен клон възниква в резултат на разделянето на една клетка, перпендикулярна на основната нишка (ред Stigonematales). Фалшивото разклоняване е образуването на страничен клон чрез счупване на трихома и пречупването му през вагината настрани с единия или двата края. В първия случай те говорят за единичен, във втория - за двоен (или сдвоен) фалшив клон. Примково разклоняване, което е характерно за семейство Scytonemataceae, и рядкото V-образно разклоняване, което е резултат от многократно делене и растеж на две съседни трихомни клетки в две взаимно противоположни посоки по отношение на дългата ос на нишката, също може да се счита за фалшиво разклоняване.

Много нишковидни синьо-зелени водорасли имат специфични клетки, наречени хетероцисти. Те имат добре изразена двуслойна обвивка, като съдържанието винаги е лишено от асимилационни пигменти (то е безцветно, синкаво или жълтеникаво), газови вакуоли и зърна от резервни вещества. Образуват се от вегетативни клетки на различни места на трихома, в зависимост от систематичното разположение на водораслите: на единия (Rivularia, Calothrix, Gloeotrichia) и двата (Anabaenopsis, Cylindrospermum) края на трихома - базално и терминално; в трихома между вегетативните клетки, т.е. интеркалярно (Nostoc, Anabaena, Nodularia) или отстрани на трихома - странично (при някои Stigonematales). Хетероцистите се срещат единично или няколко (2-10) подред. В зависимост от местоположението във всеки хетероцист се появяват една (в терминални и странични хетероцисти) или две, понякога дори три (в интеркаларни) тапи, които запушват порите между хетероциста и съседните вегетативни клетки отвътре (фиг. 5, 2) .

Хетероцистите се наричат ботаническа мистерия. В светлинен микроскоп те изглеждат сякаш са празни, но понякога, за голяма изненада на изследователите, те внезапно покълват, давайки началото на нови трихоми. При фалшиво разклоняване и по време на отделяне на нишки, трихомите най-често се разкъсват близо до хетероцистите, сякаш ограничават растежа на трихомите. Поради това те се наричаха гранични клетки. Нишките с базални и крайни хетероцисти са прикрепени към субстрата с помощта на хетероцисти. При някои видове образуването на покойни клетки - спори - е свързано с хетероцисти: те са разположени до хетероциста един по един (при Sulindrospermum, Gloeotrichia, Anabaenopsis raciborskii) или от двете страни (при някои Anabaena). Възможно е хетероцистите да са хранилища на някакви резервни вещества или ензими. Любопитно е да се отбележи, че всички видове синьо-зелени водорасли, способни да фиксират атмосферния азот, имат хетероцисти.

Възпроизвеждане.Най-често срещаният тип възпроизвеждане при синьо-зелените водорасли е клетъчното делене на две. За едноклетъчните форми този метод е единственият; в колониите и нишките води до растеж на нишка или колония.

Трихом се образува, когато клетките, делящи се в една и съща посока, не се отдалечават една от друга. При нарушаване на линейното подреждане се появява колония с произволно подредени клетки. При разделяне в две перпендикулярни посоки в една равнина се образува ламеларна колония с правилно разположение на клетките под формата на тетради (Merismopedia). Обемни натрупвания под формата на пакети възникват, когато клетките се разделят в три равнини (Eucapsis).

Представителите на някои родове (Gloeocapsa, Microcystis) също се характеризират с бързо делене с образуване на множество малки клетки - наноцити - в клетката майка.

Синьозелените водорасли се размножават и по други начини – чрез образуване на спори (почиващи клетки), екзо- и ендоспори, хормогонии, хормоспори, гонидии, коки и планококи. Един от най-често срещаните видове възпроизвеждане на нишковидни форми е образуването на хормогония. Този метод на размножаване е толкова характерен за част от синьо-зелените водорасли, че послужи като име на цял клас. хормонален(Hormogoniophyceae). Хормогониите се наричат фрагменти от трихома, на които последният се разпада. Образуването на хормогония не е просто механично разделяне на група от две, три или повече клетки. Хормогониите се изолират поради смъртта на някои некроидни клетки, след което с помощта на секреция на слуз те се изплъзват от влагалището (ако има такива) и, извършвайки осцилаторни движения, се движат във водата или по субстрата. Всяка хормогония може да породи нов индивид. Ако група клетки, подобна на хормогонията, е облечена в дебела обвивка, тя се нарича хормоспора (хормоциста), която едновременно изпълнява функциите както на възпроизвеждане, така и на пренасяне на неблагоприятни условия.

При някои видове от талуса се отделят едноклетъчни фрагменти, които се наричат гонидии, коки или планококи. Гонидията запазва лигавица; коките нямат ясно дефинирани мембрани; планококите също са голи, но подобно на хормогонията имат способността да се движат активно.

Причините за движението на хормони, планококи и цели трихоми (в Oscillatoriaceae) все още са далеч от изяснени. Те се плъзгат по надлъжната ос, осцилирайки от една страна на друга или се въртят около нея. Движеща сила е секрецията на слуз, свиването на трихомите по посока на надлъжната ос, съкращенията на външната вълнообразна мембрана, както и електрокинетичните явления.

Доста често срещани репродуктивни органи са спорите, особено при водораслите от разред Nostocales. Те са едноклетъчни, обикновено по-големи от вегетативните клетки и произлизат от тях, по-често от една. Въпреки това, при представители на някои родове (Gloeotrichia, Anabaena) те се образуват в резултат на сливането на няколко вегетативни клетки, а дължината на такива спори може да достигне 0,5 mm. Възможно е в процеса на такова сливане да възникне и рекомбинация, но засега няма точни данни за това.

Спорите са покрити с дебела, двуслойна мембрана, чийто вътрешен слой се нарича ендоспориум, а външният - екзоспора. Черупките са гладки или осеяни с папили, безцветни, жълти или кафеникави. Поради дебели черупки и физиологични промени в протопласта (натрупване на резервни вещества, изчезване на асимилационни пигменти, понякога увеличаване на броя на цианофициновите зърна), спорите могат да останат жизнеспособни дълго време при неблагоприятни условия и при различни силни влияния (при ниски и високи температури, по време на сушене и силно облъчване) . При благоприятни условия спората покълва, съдържанието й се разделя на клетки - образуват се спорохормогонии, обвивката става слузеста, разкъсва се или се отваря с капаче и хормогониите излизат.

Ендо- и екзоспорите се срещат предимно в представители клас хамезифон(Chamaesiphonophyceae). Ендоспорите се образуват в уголемени майчини клетки в в големи количества(над сто). Образуването им става последователно (в резултат на поредица от последователни деления на протопласта на майчината клетка) или едновременно (чрез едновременното разпадане на майчината клетка на много малки клетки). Екзоспорите, когато се образуват, се отделят от протопласта на майчината клетка и излизат навън. Понякога те не се отделят от майчината клетка, а образуват вериги върху нея (например при някои видове Chamaesiphon).

Сексуалното размножаване при синьо-зелените водорасли напълно липсва.

Начини на хранене и екология.Известно е, че по-голямата част от синьо-зелените водорасли са в състояние да синтезират всички вещества от своите клетки благодарение на енергията на светлината. Фотосинтетичните процеси, протичащи в клетките на синьо-зелените водорасли, са подобни по своята концепция на процесите, протичащи в други организми, съдържащи хлорофил.

Фотоавтотрофният тип хранене е основният за тях, но не и единственият. В допълнение към истинската фотосинтеза, синьо-зелените водорасли са способни на фоторедукция, фотохетеротрофия, автохетеротрофия, хетероавтотрофия и дори пълна хетеротрофия. Ако присъства в околната среда органична материяте ги използват като допълнителни източнициенергия. Благодарение на способността за смесено (миксотрофно) хранене те могат да бъдат активни дори при екстремни условия за фотоавтотрофен живот. В такива местообитания конкуренцията почти напълно липсва, а синьо-зелените водорасли заемат доминиращо място.

В условия на лошо осветление (в пещери, в дълбоки хоризонти на резервоари) пигментният състав в клетките на синьо-зелените водорасли се променя. Това явление, наречено хроматична адаптация, е адаптивна промяна в цвета на водораслите под въздействието на промяна в спектралния състав на светлината поради увеличаване на броя на пигментите, които имат цвят, който е комплементарен към цвета на инцидента лъчи. Промени в цвета на клетките (хлороза) се появяват и при липса на определени компоненти в средата, в присъствието на токсични вещества, както и при прехода към хетеротрофен тип хранене.

Сред синьо-зелените водорасли има и такава група видове, подобни на които има малко сред другите организми. Тези водорасли са в състояние да фиксират атмосферния азот и това свойство се комбинира с фотосинтезата. Сега са известни около сто такива вида. Както вече споменахме, тази способност е характерна само за водорасли, които имат хетероцисти, а не за всички.

Повечето синьо-зелени водорасли и фиксатори на азот са ограничени до сухоземни местообитания. Възможно е относителната им хранителна независимост като фиксатори на атмосферен азот да им позволява да населяват необитаеми, без никакви следи от почва, скали, както се наблюдава на остров Кракатау през 1883 г.: три години след изригването на вулкана, лигави натрупвания са открити върху пепелта и туфите, състоящи се от представители на родовете Anabaena, Gloeocapsa, Nostoc, Calothrix, Phormidium и др.. Първите заселници на остров Сърси, възникнали в резултат на подводно изригване на вулкан през 1963 г. близо до южния бряг на Исландия, също са азотфиксатори. Сред тях са някои широко разпространени планктонни видове, които причиняват "цъфтеж" на водата (Anabaena circinalis, A. cylindrica, A. flos-aquae, A. lemmermannii, A. scheremetievii, A. spiroides, Anabaenopsis circularis, Gloeotrichia echinulata).

Максималната температура за съществуване на жива и асимилираща клетка е +65°C, но това не е границата за синьо-зелените водорасли (вижте есето за горещите изворни водорасли). Топлолюбивите синьо-зелени водорасли понасят такава висока температура поради специфичното колоидно състояние на протоплазмата, която коагулира много бавно при високи температури. Най-често срещаните термофили са космополитите Mastigocladus laminosus, Phormidium laminosum. Синьо-зелените водорасли са в състояние да издържат на ниски температури. Някои видове се съхраняват без повреди за една седмица при температура на течния въздух (-190 ° C). В природата няма такава температура, но в Антарктика при температура от -83 ° C са открити в големи количества синьо-зелени водорасли (ностоки).

В Антарктида и във високопланинските райони, освен ниските температури, високата слънчева радиация също влияе на водораслите. За да намалят вредното въздействие на късовълновата радиация, синьо-зелените водорасли са придобили редица адаптации в хода на еволюцията. Най-важното от тях е отделянето на слуз около клетките. Слузта на колониите и лигавиците на нишковидните форми на вагината са добра защитна обвивка, която предпазва клетките от изсушаване и в същото време действа като филтър, който елиминира вредното въздействие на радиацията. В зависимост от интензитета на светлината в слузта се отлага повече или по-малко пигмент и тя се оцветява по цялата си дебелина или на слоеве.

Способността на слузта бързо да абсорбира и задържа вода за дълго време позволява на синьо-зелените водорасли да вегетират нормално в пустинни райони. Слузта абсорбира максималното количество нощна или сутрешна влага, колониите набъбват и асимилацията започва в клетките. До обяд желатиновите колонии или клъстери от клетки изсъхват и се превръщат в черни хрупкави корички. В това състояние те се задържат до следващата нощ, когато отново започва абсорбирането на влага.

За активен живот парообразната вода е напълно достатъчна за тях.

Синьо-зелените водорасли са много разпространени в почвата и в наземните съобщества, срещат се и във влажни местообитания, както и по кората на дърветата, по камъните и т.н. Всички тези местообитания често не са осигурени постоянно с влага и са неравномерно lit (за повече подробности вижте есетата за сухоземни и почвени водорасли).

Синьо-зелените водорасли се срещат и в криофилни съобщества – върху лед и сняг. Фотосинтезата е възможна, разбира се, само когато клетките са заобиколени от слой течна вода, което се случва тук на ярка слънчева светлина от сняг и лед.

Слънчевата радиация върху ледниците и снежните полета е много интензивна, значителна част от нея е късовълнова радиация, която предизвиква защитни адаптации във водораслите. Групата на криобионтите включва редица видове синьо-зелени водорасли, но въпреки това като цяло представителите на този раздел предпочитат местообитания с повишени температури (за повече подробности вижте есето за снежните и ледените водорасли).

Синьо-зелените водорасли преобладават в планктона на еутрофните (богати на хранителни вещества) водоеми, където масовото им развитие често причинява "цъфтеж" на водата. Планктонният начин на живот на тези водорасли се улеснява от газови вакуоли в клетките, въпреки че не всички патогени на "цъфтежа" ги имат (Таблица 4). Живите секрети и продуктите на разлагане след смъртта на някои от тези синьо-зелени водорасли са отровни. Масовото развитие на повечето планктонни синьо-зелени водорасли започва при високи температури, т.е. през втората половина на пролетта, лятото и началото на есента. Установено е, че за повечето сладководни синьо-зелени водорасли оптималната температура е около +30°C. Има и изключения. Някои видове осцилатории карат водата да "цъфти" под лед, тоест при температура около 0 ° C. Безцветни и сероводородни видове се развиват в масови количества в дълбоките слоеве на езерата. Някои патогени на "цъфтежа" явно излизат извън границите на обхвата си поради човешка дейност. По този начин видовете от рода Anabaenopsis извън тропическите и субтропичните региони за дълго времеизобщо не се срещнаха, но след това бяха открити в южните райони на умерената зона, а преди няколко години се развиха вече в залива Хелзинки. Подходящите температури и повишената еутрофикация (органично замърсяване) позволиха на този организъм да се развие в големи количества на север от 60-ия паралел.

Разглежда се "цъфтежът" на водата като цяло и в частност, причинен от синьо-зелените водорасли природно бедствиезащото водата става почти безполезна. В същото време значително се увеличава вторичното замърсяване и затлачването на резервоара, тъй като биомасата на водораслите в "цъфтящия" резервоар достига значителни стойности (средна биомаса - до 200 g / m3, максимална - до 450-500 g / m3), а сред синьо-зелените има много малко видове, които биха били изядени от други организми.

Връзката между синьо-зелените водорасли и другите организми е многостранна. Видове от родовете Gloeocapsa, Nostoc, Scytonema, Stigonema, Rivularia и Calothrix са фикобионти в лишеите. Някои синьо-зелени водорасли живеят в други организми като асимилатори. Видовете Anabaena и Nostoc живеят във въздушните камери на мъховете Anthoceros и Blasia. Anabaena azollae живее в листата на водната папрат Azolla americana и в междуклетъчните пространства на Cycas и Zamia-Nostoc punctiforme (за повече подробности вижте есето за симбиозата на водораслите с други организми).

Така синьо-зелените водорасли се срещат на всички континенти и във всякакви местообитания – във водата и на сушата, в сладките и солените води, навсякъде и навсякъде.

Много автори са на мнение, че всички синьо-зелени водорасли са повсеместни и космополитни, но това далеч не е така. Вече споменахме географското разпространение на род Anabaenopsis. Подробни проучвания показват, че дори такъв често срещан вид като Nostoc pruniforme не е космополитен. Някои родове (например Nostochopsis, Camptylonemopsis, Raphidiopsis) са изцяло ограничени до зони с горещ или топъл климат, Nostoc flagelliforme - до сухи райони, много видове от рода Chamaesiphon - до студени и чисти реки и потоци на планински страни.

Отделът на синьо-зелените водорасли се счита за най-старата група автотрофни растения на Земята. Примитивната структура на клетката, липсата на сексуално размножаване и флагеларни стадии са сериозни доказателства за тяхната древност. По цитология синьо-зелените са подобни на бактериите и някои от техните пигменти (билипротеини) се намират и в червените водорасли. Въпреки това, като се вземе предвид целият комплекс от характеристики, характерни за отдела, може да се приеме, че синьо-зелените водорасли са независим клон на еволюцията. Преди повече от три милиарда години те се отклониха от основния ствол на еволюцията на растенията и образуваха задънен клон.

Говорейки за икономическо значениесиньо-зелени, на първо място е необходимо да се постави ролята им на причинители на "цъфтежа" на водата. Това, за съжаление, е отрицателно. Положителната им стойност се състои преди всичко в способността да абсорбират свободен азот. В източните страни синьо-зелените водорасли дори се използват като храна, а през последните години някои от тях са намерили своето място в басейните за масова култура за промишлено производство на органична материя.

Таксономията на синьо-зелените водорасли все още е далеч от съвършенството. Сравнителната простота на морфологията, относително малкият брой знаци, ценни от гледна точка на систематиката и широката променливост на някои от тях, както и различните интерпретации на едни и същи знаци, доведоха до факта, че почти всички съществуващи системи са субективни до известна степен и далеч от естествените. Няма добро, оправдано разграничение между видовете като цяло и обхватът на видовете в различните системи се разбира по различен начин. Общият брой на видовете в отдела се определя на 1500-2000. Според възприетата от нас система отделът на синьо-зелените водорасли е разделен на 3 класа, няколко разреда и много семейства.

Биологична енциклопедия

СИСТЕМАТИКАТА И НЕЙНИТЕ ЦЕЛИ Специален клон на биологията, наречен систематика, се занимава с класификацията на организмите и изясняването на техните еволюционни връзки. Някои биолози наричат систематиката наука за разнообразието (разнообразието ... ... Биологична енциклопедия

Симбиозата или съжителството на два организма е едно от най-интересните и все още до голяма степен мистериозни явленияв биологията, въпреки че изучаването на този въпрос има почти вековна история. Феноменът на симбиозата е открит за първи път от швейцарците... Биологична енциклопедия