Departamentele de alge. Alge albastre-verzi Caracteristicile structurale ale algelor albastre-verzi

Regatul Drobyanka
Acest regat include bacterii și alge albastre-verzi. Acestea sunt organisme procariote: celulele lor sunt lipsite de nucleu și organele de membrană materialul genetic este reprezentat de o moleculă circulară de ADN; Ele sunt, de asemenea, caracterizate prin prezența mezosomilor (invaginarea membranei în celulă), îndeplinind funcția de mitocondrie și ribozomi mici.

Bacteriile
Bacteriile sunt organisme unicelulare. Ocupă toate mediile de viață și sunt răspândite în natură. Pe baza formei celulelor lor, bacteriile sunt:
1. sferic: cocii - se pot uni și forma structuri din două celule (diplococi), sub formă de lanțuri (streptococi), ciorchini (stafilococi) etc.;
2. în formă de tijă: bacili (bacil de dizenterie, bacil de fân, bacil ciumei);
3. curbat: vibrioni - în formă de virgulă (vibrio cholerae), spirilla - slab spiralate, spirochete - puternic răsucite (patogeni ai sifilisului, febră recidivantă).

Structura bacteriilor
Exteriorul celulei este acoperit cu un perete celular, care conține mureină. Multe bacterii sunt capabile să formeze o capsulă exterioară, care oferă protecție suplimentară. Sub membrană se află o membrană plasmatică, iar în interiorul celulei există citoplasmă cu incluziuni, ribozomi mici și material genetic sub formă de ADN circular. Zona unei celule bacteriene care conține material genetic se numește nucleoid. Multe bacterii au flageli care sunt responsabile de mișcare.

În funcție de structura peretelui celular, bacteriile sunt împărțite în două grupe: gram-pozitiv(colorate cu Gram la pregătirea preparatelor pentru microscopie) și bacterii gram-negative (necolorate prin această metodă) (Fig. 4).

Reproducere
Se realizează prin împărțirea în două celule. Mai întâi, are loc replicarea ADN-ului, apoi apare un sept transversal în celulă. În condiții favorabile, o împărțire are loc la fiecare 15-20 de minute. Bacteriile sunt capabile să formeze colonii - un grup de mii sau mai multe celule care sunt descendenți ai unei celule originale (coloniile de bacterii apar rar în natură; de obicei în condiții artificiale mediu nutritiv).
Când apar condiții nefavorabile, bacteriile sunt capabile să formeze spori. Sporii au o înveliș exterioară foarte densă care poate rezista la diferite influențe externe: fierbere timp de câteva ore, deshidratare aproape completă. Sporii rămân viabili timp de zeci și sute de ani. Când apar condiții favorabile, sporul germinează și formează o celulă bacteriană.

Condiții de viață
1. Temperatura - optimă de la +4 la +40 °C; dacă este mai mic, atunci majoritatea bacteriilor formează spori dacă este mai mare, ei mor (de aceea instrumentele medicale sunt fierte și nu înghețate). Există un grup mic de bacterii care preferă temperaturile ridicate - acestea sunt termofile care trăiesc în gheizere.
2. În raport cu oxigenul, se disting două grupe de bacterii:
aerobi - trăiesc într-un mediu cu oxigen;
anaerobi - trăiesc într-un mediu fără oxigen.
3. Mediu neutru sau alcalin. Mediu acid ucide majoritatea bacteriilor; Aceasta este baza pentru utilizarea acidului acetic în conserve.
4. Fara lumina directa a soarelui (aceasta ucide si majoritatea bacteriilor).

Importanța bacteriilor
Pozitiv
1. Bacteriile lactice sunt folosite pentru a produce produse cu acid lactic (iaurt, iaurt, chefir), brânzeturi; când varză murată și castraveți murați; pentru producerea de siloz.
2. Bacteriile simbionte se găsesc în tractul digestiv al multor animale (termite, artiodactili), participând la digestia fibrelor.
3. Producerea de medicamente (tetraciclină antibiotică, streptomicina), acizi acetic și alți acizi organici; producerea de proteine furajere.
4. Descompun cadavrele animalelor și plantele moarte, adică participă la ciclul substanțelor.
5. Bacteriile fixatoare de azot transformă azotul atmosferic în compuși care pot fi absorbiți de plante.

Negativ
1. Alterarea alimentelor.
2. Provoacă boli umane (difterie, pneumonie, amigdalită, dizenterie, holeră, ciuma, tuberculoză). Tratament și prevenire: vaccinări; antibiotice; menținerea igienei; distrugerea vectorilor.
3. Cauza boli ale animalelor si plantelor.

Alge albastre-verzi (cianobacterii, cianobacterii)
Algele albastre-verzi trăiesc în medii acvatice și pe sol. Celulele lor au o structură tipică procariotelor. Multe dintre ele au vacuole în citoplasmă care susțin flotabilitatea celulei. Capabil să formeze spori pentru a aștepta condiții nefavorabile.
Algele albastre-verzi sunt autotrofe, contin clorofila si alti pigmenti (caroten, xantofila, ficobiline); capabil de fotosinteză. În timpul fotosintezei, ei eliberează oxigen în atmosferă (se crede că activitatea lor a dus la acumularea de oxigen liber în atmosferă).
Reproducerea se realizează prin fragmentare în forme unicelulare și dezintegrare a coloniilor (propagare vegetativă) în forme filamentoase.
Semnificația algelor albastre-verzi: provoacă „înflorirea” apei; leagă azotul atmosferic, transformându-l în forme accesibile plantelor (adică, crește productivitatea rezervoarelor și a orezelor) și fac parte din licheni.

Reproducere
Ciupercile se reproduc asexuat și sexual. Reproducere asexuată: înmugurire; părți ale miceliului, folosind spori. Sporii sunt endogeni (formați în interiorul sporangiilor) și exogeni sau conidii (se formează în vârful hifelor speciale). Reproducerea sexuală la ciupercile inferioare se realizează prin conjugare, când doi gameți se unesc și se formează un zigospor. Apoi formează sporangi, unde apare meioza și se formează spori haploizi, din care se dezvoltă miceliu nou. La ciupercile superioare se formează pungi (asci), în interiorul cărora se dezvoltă ascospori haploizi, sau bazidii, de care sunt atașați extern bazidiosporii.

Clasificarea ciupercilor
Există mai multe diviziuni care sunt combinate în două grupe: ciuperci superioare și inferioare. Separat, există așa-numitele. ciuperci imperfecte, care includ specii de ciuperci al căror proces sexual nu a fost încă stabilit.

Divizia Zygomycetes
Ele aparțin ciupercilor inferioare. Cel mai comun dintre acestea este genul Mukor - Acestea sunt ciuperci de mucegai. Se stabilesc pe hrană și pe materie organică moartă (de exemplu, gunoi de grajd), adică au un tip de nutriție saprotrof. Mucor are un miceliu haploid bine dezvoltat, hifele sunt de obicei nesegmentate și nu există corp fructifer. Culoarea mucorului este albă când sporii se coace, devine negru. Reproducerea asexuata are loc cu ajutorul sporilor care se maturizeaza in sporangi (mitoza are loc in timpul formarii sporilor) dezvoltandu-se la capetele unor hife. Reproducerea sexuală este relativ rară (folosind zigospori).

Divizia Ascomicete
Acesta este cel mai numeros grup de ciuperci. Cuprinde forme unicelulare (drojdie), specii cu corpi fructiferi (morelii, trufe), mucegaiuri diverse (penicillium, aspergillus).
Penicill și Aspergillus. Se găsește pe produsele alimentare (citrice, pâine); în natură se stabilesc de obicei pe fructe. Miceliul este format din hife segmentate împărțite prin compartimente (septuri) în compartimente. Miceliul este inițial alb, dar mai târziu poate căpăta o nuanță verde sau albăstruie. Penicillium este capabil să sintetizeze antibiotice (penicilina, descoperită de A. Fleming în 1929).
Reproducerea asexuată are loc cu ajutorul conidiilor, care se formează la capetele unor hife speciale (conidiofore). În timpul reproducerii sexuale, celulele haploide fuzionează și formează un zigot, din care se formează o bursă (ascus). În ea are loc meioza și se formează ascospori.

Drojdie - Acestea sunt ciuperci unicelulare, caracterizate prin absența miceliului și formate din celule sferice individuale. Celulele de drojdie sunt bogate în grăsime, conțin un nucleu haploid și au o vacuolă. Reproducerea asexuată are loc prin înmugurire. Proces sexual: celulele fuzionează, se formează un zigot, în care apare meioza și se formează o pungă cu 4 spori haploizi. În natură, drojdia se găsește pe fructele suculente.

în fig. Divizarea drojdiei prin înmugurire

Divizia Basidiomicete
Acestea sunt ciuperci mai mari. Caracteristicile acestui departament sunt luate în considerare folosind ca exemplu ciupercile capac. Cele mai multe ciuperci comestibile (champignon, porcini, fluture) aparțin acestui departament; dar există și ciuperci otrăvitoare (ciupercă palid, agaric muscă).
Hifele au o structură segmentată. Miceliul este peren; Pe ea se formează corpi fructiferi. În primul rând, corpul fructifer crește sub pământ, apoi iese la suprafață, crescând rapid în dimensiune. Corpul fructifer este format din hife strâns adiacente între ele, conține un capac și o tulpină. Stratul superior al capacului este de obicei viu colorat. În stratul inferior există hife sterile, celule mari (care protejează stratul purtător de spori) și bazidiile în sine. Pe stratul inferior se formează plăci - acestea sunt ciuperci lamelare (ciuperci cu miere, chanterelle, ciuperci de lapte) sau tuburi - acestea sunt ciuperci tubulare (fluture, ciupercă porcini, hribi). Pe plăci sau pe pereții tuburilor se formează bazidiile, în care se produce fuziunea nucleelor pentru a forma un nucleu diploid. Din ea, bazidiosporii se dezvoltă prin meioză, la germinare a cărora se formează un miceliu haploid. Segmentele acestui miceliu se îmbină, dar nucleele nu se unesc - așa se formează miceliul dicarionic, care formează corpul fructifer.

Semnificația ciupercilor
1) Mâncare - se mănâncă multe ciuperci.
2) Ele provoacă boli ale plantelor - ascomicete, ciuperci de scoici și rugină. Aceste ciuperci atacă cerealele. Sporii de ciuperci de rugină (rugina pâinii) sunt transportați de vânt și cad pe cerealele de la gazde intermediare (arpaș). Sporii de ciuperci de smut (smut) sunt transportați de vânt, cad pe boabele de cereale (de la plantele de cereale infectate), se atașează și iernează împreună cu boabele. Când germinează primăvara, sporul fungic germinează și pătrunde în plantă. Ulterior, hifele acestei ciuperci pătrund în spicul cerealelor, formând spori negri (de unde și numele). Aceste ciuperci provoacă daune grave agriculturii.
3) Provoacă boli umane (pecingine, aspergiloză).
4) Distrug lemnul (ciuperci de tinder - se aseaza pe copaci si cladiri din lemn). Acest lucru are o dublă semnificație: dacă un copac mort este distrus, atunci este pozitiv, dacă este un copac viu sau clădiri din lemn, atunci este negativ. Ciuperca tinder pătrunde într-un copac viu prin răni de la suprafață, apoi se dezvoltă miceliul în lemn, pe care se formează corpuri fructifere perene. Ei produc spori care sunt transportați de vânt. Aceste ciuperci pot provoca moartea pomilor fructiferi.
5) Ciupercile otrăvitoare pot provoca otrăviri, uneori destul de severe (chiar fatale).
6) Alterarea alimentelor (mucegai).
7) Obținerea medicamentelor.
Acestea provoacă fermentație alcoolică (drojdie), prin urmare sunt folosite de oameni în industria de panificație și cofetărie; în vinificație și fabricare a berii.
9) Sunt descompozitori în comunități.
10) Ele formează o simbioză cu plante superioare - micorize. În acest caz, rădăcinile plantei pot digera hifele ciupercii, iar ciuperca poate inhiba planta. Dar, în ciuda acestui fapt, aceste relații sunt considerate reciproc avantajoase. În prezența micorizei, multe plante se dezvoltă mult mai repede.

LECȚIA Nr. 1

TEMA: Introducere în taxonomie. Regatul bacteriilor.

Regatul Algelor.

ŢINTĂ: Familiarizați-vă cu elementele de bază ale taxonomiei și clasificării floră, studiază caracteristicile structurii morfologice a bacteriilor, precum și poziția sistematică, caracteristicile structurale și reproducerea principalilor reprezentanți ai departamentelor verde, roșu, diatomee și alge brune, reprezentanți medicinali.

MUNCĂ INDEPENDENTĂ.

ÎNTREBĂRI PENTRU AUTO PREGĂTIRE:

1. Sistematica ca știință biologică. Tipuri de sisteme. Taxa.

2. Organisme celulare Imperiului (Cellulata). Organisme prenucleare (Procariota). Principalele caractere sistematice

3. Subregnul Oxifotobacteriile. Departamentul de Cianobacterii. Caracteristici structurale, semnificație în natură și viața umană.

4. Regatul Protoctista, personaje sistematice principale, reprezentanți.

5. Protoctisti - alge (Alge). Caracteristici generale alge marine

6. Sistematica algelor. Înțelesul în natură și viața umană.

7. Departamentul de violet (Rhodophyta), caracteristici structurale, reproducere.

8. Departamentul Alge verzi (Chlorophyta), caracteristici structurale, reproducere.

9. Departamentul Alge brune (Phaeophyta), caracteristici structurale, reproducere.

LITERATURĂ: 1. Yakovlev G.P. și alții. - Sankt Petersburg: Editura SPFKhA, 2001. - p. 232 – 284.

Sarcina 1. Notează și învață numele latine ale reprezentanților departamentului studiat.

alge brune - ________________________________________________________________

Alge cu zahăr - ________________________________________________________________

kelp japonez - _________________________________________________________________

Alge verzi - ______________________________________________________________

Chlamydomonas - ________________________________________________________________________________

Chlorella - ________________________________________________________________________________

Ulotrix - ________________________________________________________________________________

Spirogyra - ________________________________________________________________________________

Alge albastre-verzi - ________________________________________________________

Nostok - ________________________________________________________________________________

Anabena - ________________________________________________________________________________

Oscilatoriu - ________________________________________________________________________________

Spirulina - ________________________________________________________________________________

Sarcina 2. Selectați completările necesare pentru a caracteriza departamentul de cianobacterii.

1. Cianobacteriile sau algele albastre-verzi includ:

A - la superregnul procariotelor; B - la superregnul eucariotelor; B - la regnul plantelor, G - la regnul puștilor, D - la regnul oxifotobacteriilor; E - alge reale pentru sub-regn.

2. Reprezentanții cianobacteriilor sunt:

A - organisme unicelulare care locuiesc exclusiv în corpuri de apă dulce; B - forme coloniale unicelulare, multicelulare care trăiesc în corpurile de apă dulce, mai rar în mări,

B - așezarea pe sol, pietre, trunchiuri de copaci, formând licheni; G - organisme autotrofe; D - organisme heterotrofe; E - organisme capabile să fixeze azotul liber.

3. Caracteristicile structurale ale unei celule cianobacteriene includ de obicei:

A - nu există un nucleu format morfologic; B - un nucleu sau multe dintre ele; B - învelișul este dens, gros, include substanțe pictinice, celuloză, mureină și alte polizaharide; G - coajă chitinoasă, pigmenții sunt concentrați în stratul de perete al citoplasmei; E - pigmenții sunt localizați în cromofori; F - pigmenți specifici – carotenoizi; Z - pigmenți specifici - ficociani și ficoeritrina.

Sarcina 3. Descrieți departamentul Clorophyta selectând completările necesare:

1. Celulele algelor verzi sunt asemănătoare cu celulele plantelor superioare și anume:

A - membrana celulara celulozo-pectinica; B - clorofilele si carotenoizii sunt concentrate in plastide; B - cloroplaste de obicei cu pirenoizi; G - produs al fotosintezei - amidon.

2. Talus - ...

A - întotdeauna unicelular; B - întotdeauna pluricelular; B - unicelular sau pluricelular;

G - necelular și colonial.

3. Se reproduc...

A - vegetativ; B - asexuat cu ajutorul zoosporilor, C - asexuat cu ajutorul aplanosporilor; G - sexual.

4. Forme ale procesului sexual:

A – oogamie; B – heterogamie; B - izogamie; G - conjugare.

5. Reprezentanții departamentului:

A - nostok; B – chlorella; B - ulotrix; G - spirogyra; D – fucus; E – chlamydomonas;

F – Volvox.

Sarcina 4. Indicați numele algelor reprezentate (A, B, C, D) ale departamentelor cărora le aparțin și scrieți legendele pentru denumirile digitale.


O	B	ÎN	G
1__________________________________ 2__________________________________ 3__________________________________ 4__________________________________ 5__________________________________	6__________________________________ 7__________________________________ 8__________________________________ 9__________________________________

Sarcina 5. Descrieți departamentul Phaeophyta alegându-l pe cel de care aveți nevoie:

1. Algele brune sunt...

A - la superregnul procariotelor; B - la superregnul eucariotelor; B - regatul cerealelor zdrobite; G - regnul vegetal; D - alge reale la subregn; E - la regatul stacojii.

2. Ei trăiesc...

A - în mări reci, pe substraturi de fund stâncos; B - în mările calde și corpurile de apă dulce, în coloana de apă.

3. Nivelul clădirii...

A – unice și multicelulare, B – numai multicelulare; B - dimensiuni mici, nu mai mult de 1 m;

G - dimensiuni mari, până la 6 m sau mai mult.

4. Talul sporofit...

A - filamentos, multirânduri sau împărțit în „trunchi” și plăci în formă de frunze;

B - filamentos, nedisecat; B - cu țesuturi false; G - cu țesături adevărate.

5. În ciclul de dezvoltare al algelor brune...

A - se observă o schimbare a fazelor nucleare, se exprimă alternanța generațiilor; B - schimbarea fazelor și generațiilor nucleare nu este exprimată.

6. Celulele sunt caracterizate prin...

A - un nucleu, multe vacuole; B - mai multe nuclee, un vacuol; B - cochiliile devin lipicioase; D - cloroplastele au pirenoizi si contin pigmentul ficoeritrina; D - cloroplaste fara pirenoizi, pigment specific - fucoxantina; E - substante de rezerva - laminarina, manitol si ulei gras; F - substanță de rezervă - amidon.

7. Reprezentanții departamentului sunt:

A - chlorella; B - fucus; B - ulotrix; G - varec; D - vosheria; E - spirogyra.

Sarcina 6. Termeni de bază ai subiectului (dați definiția):

Nomenclatură binară - ________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

Sisteme artificiale - _____________________________________________________________

Clasificare - ________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Sistematică - ________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Taxon - ________________________________________________________________________________

Akinetes - ________________________________________________________________________________

Heterochisturi - ________________________________________________________________________

Genofor - ________________________________________________________________________________

Algologie – ________________________________________________________________________

Bentos – ________________________________________________________________________________

Gametofit – ________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Ipoteza – ________________________________________________________________________________

Karpogon – ________________________________________________________________________________

Peliculă – ________________________________________________________________________

Pirenoizi – ________________________________________________________________________________

Rizoizi – ________________________________________________________________________________

Sporofit – ________________________________________________________________________________

Undulipodia – ________________________________________________________________________________

Talus – ________________________________________________________________________________

Fitoplancton – ________________________________________________________________________________

Cromatofori – ________________________________________________________________________________

Epitheca – ________________________________________________________________________________

Sarcina 7. Alegeți o potrivire: tipuri de reproducere a algelor - esența lor

Sarcina 8. Pentru grupurile de plante indicate, selectați semnificația și aplicația corespunzătoare.

Printre organismele existente în prezent, se numără cele a căror apartenență la oricare este dezbătută constant. Acest lucru se întâmplă cu creaturi numite cianobacterii. Deși nici măcar nu au un nume exact. Prea multe sinonime:

alge albastre verzi;
cianobionti;
concasoare de ficocrom;
cianea;
alge slime și altele.

Așadar, se dovedește că cianobacteriile este un organism complet mic, dar în același timp atât de complex și contradictoriu, care necesită un studiu atent și o luare în considerare a structurii sale pentru a-i determina exact apartenența taxonomică.

Istoria existenței și a descoperirii

Judecând după rămășițele fosile, istoria existenței algelor albastre-verzi se întoarce cu mult în trecut, cu câteva (3,5) miliarde de ani în urmă. Astfel de concluzii au fost posibile prin studiile paleontologilor care au analizat roci (secțiuni ale acestora) din acele vremuri îndepărtate.

Pe suprafața probelor au fost găsite cianobacterii, a căror structură nu era diferită de cea a forme moderne. Acest lucru indică un grad ridicat de adaptabilitate a acestor creaturi la diferite condiții de viață, rezistența lor extremă și supraviețuirea. Este evident că de-a lungul a milioane de ani au avut loc multe schimbări în temperatura și compoziția gazelor planetei. Cu toate acestea, nimic nu a afectat viabilitatea cianului.

În vremurile moderne, o cianobacterie este un organism unicelular care a fost descoperit simultan cu alte forme de celule bacteriene. Adică Antonio Van Leeuwenhoek, Louis Pasteur și alți cercetători în secolele XVIII-XIX.

Au fost supuși unui studiu mai amănunțit mai târziu, odată cu dezvoltarea microscopiei electronice și metodele și metodele de cercetare modernizate. Au fost identificate caracteristicile posedate de cianobacteriile. Structura celulei include o serie de structuri noi care nu se găsesc la alte creaturi.

Clasificare

Problema stabilirii afilierii lor taxonomice rămâne deschisă. Până acum, se știe un singur lucru: cianobacteriile sunt procariote. Acest lucru este confirmat de caracteristici precum:

absența nucleului, mitocondriilor, cloroplastelor;
prezența mureinei în peretele celular;
moleculele S-ribozomilor din celulă.

Cu toate acestea, cianobacteriile sunt procariote, numărând aproximativ 1.500 de mii de specii. Toate au fost clasificate și combinate în 5 mari grupe morfologice.

croococic. Un grup destul de mare care unește forme solitare sau coloniale. Concentrațiile mari de organisme sunt ținute împreună de un mucus comun secretat de peretele celular al fiecărui individ. În ceea ce privește forma, acest grup include structuri în formă de tijă și sferice.
Pleurocapsaceae. Foarte asemănătoare cu formele anterioare, însă, apare o caracteristică sub forma formării beocitelor (mai multe despre acest fenomen mai târziu). Cianobacteriile incluse aici aparțin a trei clase principale: Pleurocaps, Dermocaps, Myxosarcina.
Oxillatoria. Caracteristica principală a acestui grup este că toate celulele sunt unite într-o structură de mucus comună numită tricom. Împărțirea are loc fără a trece dincolo de acest fir, în interior. Oscilatorii includ exclusiv celule vegetative care se divid în jumătate asexuat.
Nostocaceae. Interesant pentru criofilitatea lor. Ei sunt capabili să trăiască în deșerturi înghețate deschise, formând acoperiri colorate pe ele. Așa-numitul fenomen „înflorirea deșerților de gheață”. Formele acestor organisme sunt și ele filamentoase sub formă de tricomi, dar reproducerea este sexuală, cu ajutorul celulelor specializate - heterochistele. Următorii reprezentanți pot fi incluși aici: Anabens, Nostoks, Calothrix.
Stigonematode. Foarte asemănător cu grupul precedent. Principala diferență este în metoda de reproducere - se pot împărți de mai multe ori într-o singură celulă. Cel mai popular reprezentant al acestei asociații este Fisherella.

Astfel, cianurile sunt clasificate după criterii morfologice, deoarece apar multe întrebări cu privire la restul și rezultatele confuziei. Botanisti si microbiologi numitor comunîn taxonomia cianobacteriilor nu pot veni încă.

Habitate

Datorită prezenței unor adaptări speciale (heterochisturi, beocite, tilacoizi neobișnuiți, vacuole gazoase, capacitatea de a fixa azotul molecular și altele), aceste organisme s-au stabilit peste tot. Ei sunt capabili să supraviețuiască chiar și în cele mai multe conditii extreme, în care nici un organism viu nu poate exista deloc. De exemplu, izvoare termofile calde, condiții anaerobe cu atmosferă de hidrogen sulfurat, cu un pH mai mic de 4.

Cianobacteriile sunt un organism care supraviețuiește calm pe nisipul mării și pe aflorimente stâncoase, blocuri de gheață și deșerturi fierbinți. Puteți recunoaște și determina prezența cianurilor după învelișul colorat caracteristic pe care îl formează coloniile lor. Culoarea poate varia de la albastru-negru la roz și violet.

Ele sunt numite albastru-verde deoarece formează adesea o peliculă de mucus albastru-verde pe suprafața apei obișnuite proaspete sau sărate. Acest fenomen se numește „înflorirea apei”. Poate fi văzut pe aproape orice lac care începe să devină acoperit de vegetație și mlaștină.

Caracteristicile structurii celulare

Cianobacteriile au structura obișnuită pentru organismele procariote, dar există unele particularități.

Planul general al structurii celulei este următorul:

peretele celular format din polizaharide și mureină;
structura bilipidiană;
citoplasmă cu material genetic distribuit liber sub forma unei molecule de ADN;
tilacoizi, care îndeplinesc funcția de fotosinteză și conțin pigmenți (clorofile, xantofile, carotenoide).

Tipuri de structuri specializate

În primul rând, aceștia sunt heterochiști. Aceste structuri nu sunt părți, ci celulele în sine ca parte a unui tricom (un fir colonial comun unit de mucus). Când sunt privite la microscop, ele diferă în compoziția lor, deoarece funcția lor principală este producerea unei enzime care permite fixarea azotului molecular din aer. Prin urmare, practic nu există pigmenți în heterochiști, dar există destul de mult azot.

În al doilea rând, acestea sunt hormoni - zone rupte din tricom. Serviți ca locuri de reproducere.

Beocitele sunt celule fiice unice, derivate în masă dintr-o celulă mamă. Uneori, numărul lor ajunge la o mie într-o perioadă de diviziune. Dermocapsulele și alte Pleurocapsodiums sunt capabile de această caracteristică.

Akinetele sunt celule speciale care sunt în repaus și incluse în tricomi. Ele se disting printr-un perete celular mai masiv, bogat în polizaharide. Rolul lor este similar cu heterochisturile.

Vacuole de gaz - toate cianobacteriile le au. Structura celulei implică inițial prezența acestora. Rolul lor este de a lua parte la procesele de înflorire a apei. Un alt nume pentru astfel de structuri este carboxizomi.

Cu siguranță există în plante, animale și celule bacteriene. Cu toate acestea, în algele albastre-verzi aceste incluziuni sunt oarecum diferite. Acestea includ:

glicogen;
granule de polifosfat;
Cianoficina este o substanță specială constând din aspartat și arginină. Servește pentru acumularea de azot, deoarece aceste incluziuni sunt localizate în heterochisturi.

Aceasta este ceea ce au cianobacteriile. Părțile principale și celulele și organitele specializate sunt cele care permit cianurilor să efectueze fotosinteza, dar în același timp să fie clasificate ca bacterii.

Reproducere

Acest proces nu este deosebit de dificil, deoarece este același cu cel al bacteriilor obișnuite. Cianobacteriile pot diviza vegetativ, părți ale tricomilor, o celulă obișnuită în două sau pot efectua procesul sexual.

Adesea, celulele specializate, heterochistele, akinetele și beocitele participă la aceste procese.

Metode de transport

Celula cianobacteriană este acoperită la exterior și uneori și cu un strat de polizaharidă specială care poate forma o capsulă de mucus în jurul ei. Datorită acestei caracteristici, se realizează mișcarea cyanului.

Nu există flageli sau excrescențe speciale. Mișcarea poate fi efectuată doar pe o suprafață tare cu ajutorul mucusului, în contracții scurte. Unele oscilatorii au foarte mod neobișnuit mișcări - se rotesc în jurul axei lor și provoacă simultan rotația întregului tricom. Așa se produce mișcarea la suprafață.

Capacitate de fixare a azotului

Aproape fiecare cianobacterie are această caracteristică. Acest lucru este posibil datorită prezenței enzimei nitrogenaze, care este capabilă să fixeze azotul molecular și să-l transforme într-o formă digerabilă de compuși. Acest lucru se întâmplă în structurile heterochiste. În consecință, acele specii care nu le au nu sunt capabile să iasă din aer.

În general, acest proces face ca cianobacteriile să fie creaturi foarte importante pentru viața plantelor. Prin așezarea în sol, cianurile ajută reprezentanții florei să absoarbă azotul legat și să ducă o viață normală.

Specii anaerobe

Unele forme de alge albastre-verzi (de exemplu, Oscillatoria) sunt capabile să trăiască în condiții complet anaerobe și într-o atmosferă de hidrogen sulfurat. În acest caz, compusul este procesat în interiorul corpului și, ca urmare, sulf molecular este format și eliberat în mediu.

Cianobacterii (albastru-verde) - departamentul regatului procariotelor (macinatoare). Reprezentat de fototrofi autotrofi. Forme de viață - organisme unicelulare, coloniale, multicelulare. Celula lor este acoperită cu un strat de pectină situat deasupra membranei celulare. Nucleul nu este exprimat, cromozomii sunt localizați în partea centrală a citoplasmei, formând centroplasma. Organelele includ ribozomi și paracromatofori (membrane fotosintetice) care conțin clorofilă, carotenoide, ficocian și ficoeritrina. Vacuolele sunt doar gaze, seva celulară nu se acumulează. Substantele de depozitare sunt reprezentate de boabe de glicogen. Cianobacteriile se reproduc numai vegetativ - prin părți ale talului sau secțiuni speciale ale firului - hormoni. Reprezentanți: oscilator, lingbia, anabena, nostoc. Ei trăiesc în apă, pe sol, pe zăpadă, în izvoare termale, pe crusta copacilor, pe stânci și fac parte din corpul unor licheni.

Alge albastre-verzi, cyanea (Cyanophyta), departamentul de alge; aparțin procariotelor. La algele albastre-verzi, la fel ca la bacterii, materialul nuclear nu este delimitat de restul continutului celular de restul celulelor stratul interior al membranei celulare este format din mureina si este sensibil la actiunea enzimei lizozime. Algele albastru-verzi se caracterizează printr-o culoare albastru-verde, dar se găsesc și roz și aproape negru, care se datorează prezenței pigmenților: clorofilă a, ficobilin (albastru - ficocian și roșu - ficoeritrina) și carotenoide. Printre albastru-verzialge există organisme unicelulare, coloniale și multicelulare (filamentoase), de obicei microscopice, formând mai rar bile, cruste și tufișuri de până la 10 cm în dimensiune. Protoplastul algelor albastre-verzi constă dintr-un strat exterior colorat - cromatoplasmă - și o parte interioară incoloră - centroplasmă. Cromatoplasma conține lamele (plăci) care realizează fotosinteza; sunt dispuse în straturi concentrice de-a lungul cochiliei. Centroplasma contine substanta nucleara, ribozomi, substante de depozitare (granule de volutina, boabe de cianoficina cu lipoproteine) si corpi formati din glicoproteine; speciile planan au vacuole gazoase. Algele albastre-verzi sunt lipsite de cloroplaste și mitocondrii. Septurile transversale ale algelor filamentoase albastru-verzi sunt echipate cu plasmodesmate. Unele alge filamentoase albastre-verzi au heterochisturi - celule incolore izolatedin celule vegetative cu „dopuri” în plasmodesmate. Algele albastre-verzi se reproduc prin fisiune (unicelulare) și hormoni - secțiuni de filamente (pluricelulare). În plus, pentru reproducere se folosesc următoarele: akinete - spori imobili de repaus formați în întregime din celule vegetative; endospori, care apar mai mulți odată în celula mamă; exospori, desprinși din exteriorul celulelor, și nanocite, celule mici care apar într-o masă în timpul divizării rapide a conținutului celulei mamă. Nu există un proces sexual la algele albastre-verzi, dar există cazuri de recombinare a caracteristicilor ereditare prin transformare. 150 de genuri, unind aproximativ 2000 de specii; in tari fosta URSS— 120 de genuri (peste 1000 de specii). Algele albastre-verzi fac parte din planctonul și bentosul apelor dulci și al mărilor, trăiesc la suprafața solului, în izvoarele fierbinți cu temperaturi ale apei de până la 80 ° C, pe zăpadă - în regiunile polare și în munți; un număr de specii trăiesc în substrat calcaros („alge plictisitoare”), unele alge albastre-verzi sunt componente ale lichenilor și simbioților animalelor protozoare și plantelor terestre (briofite și cicade). In nai cantitati mari algele verzi albastre se dezvoltă în ape proaspete, provocând uneori înfloriri de alge în rezervoare, ceea ce duce la moartea peștilor. În anumite condiții, dezvoltarea masivă a algelor albastre-verzi contribuie la formarea nămolului terapeutic. În unele țări (China, Republica Ciad), o serie de tipuri de alge albastre-verzi (nostoc, spirulina etc.) sunt folosite ca hrană. Se încearcă cultivarea în masă a algelor verzi albastre pentru a obține furaje și proteine alimentare (spirulina). Unele alge albastre-verzi absorb azotul molecular, îmbogățind solul cu acesta. Algele albastre-verzi sunt cunoscute sub formă fosilă încă din Precambrian.

Alge albastre-verzi(Cyanophyta), puști, mai precis, puști ficocrome(Schizophyceae), alge slime (Myxophyceae) - câte nume diferite a primit acest grup de plante antice autotrofe de la cercetători! Pasiunile nu s-au potolit până astăzi. Există mulți oameni de știință care sunt gata să excludă albastru-verde din lista algelor și unii din regnul plantelor. Și nu „lejer”, ci cu deplină încredere că fac acest lucru în serios baza stiintifica. Algele albastre-verzi însele sunt „de vină” pentru această soartă. Structura extrem de unică a celulelor, coloniilor și filamentelor, biologie interesantă, vârstă filogenetică mare - toate aceste caracteristici, separat și luate împreună, oferă baza pentru multe interpretări ale sistematicii acestui grup de organisme.

Nu există nicio îndoială că algele albastre-verzi sunt cel mai vechi grup dintre organismele autotrofe și dintre organismele în general. Rămășițele unor organisme asemănătoare acestora au fost găsite printre stromatoliți (formațiuni calcaroase cu suprafața tuberculată și stratificate concentric structura internă din zăcămintele precambriene), care aveau o vechime de aproximativ trei miliarde de ani. Analiza chimica au descoperit produse de descompunere a clorofilei în aceste reziduuri. A doua dovadă serioasă a antichității algelor albastre-verzi este structura celulelor lor. Împreună cu bacteriile, acestea sunt combinate într-un grup numit organisme prenucleare(Procaryota). Diferiți taxonomiști evaluează în mod diferit rangul acestui grup - de la o clasă la un regn independent de organisme, în funcție de importanța pe care o acordă caracteristicilor individuale sau nivelului structurii celulare.

Există încă multă incertitudine în taxonomia algelor albastre-verzi apar mari dezacorduri la fiecare nivel al cercetării lor.

Algele albastre-verzi se găsesc în tot felul de habitate, aproape imposibil de a exista, pe toate continentele și corpurile de apă de pe Pământ. Structura celulară.

Pe baza formei celulelor lor vegetative, algele albastre-verzi pot fi împărțite în două grupuri principale:

1) specii cu celule mai mult sau mai puțin sferice (sferice, larg elipsoide, pară și ovoide);

2) specii cu celule puternic alungite (sau comprimate) într-o singură direcție (elipsoidal alungit, fuziform, cilindric - de la cilindric scurt și în formă de butoi la cilindric alungit). Celulele trăiesc separat și uneori se unesc în colonii sau formează filamente (acestea din urmă pot trăi și separat sau pot forma smocuri sau colonii gelatinoase). Celulele au pereți destul de groși. În esență, protoplastul este înconjurat aici de patru straturi de membrană: membrana celulară cu două straturi este acoperită deasupra cu o membrană ondulată externă, iar între protoplast și membrană există și o membrană internă. membrana celulara

Structura peretelui celular și alte microstructuri ale celulelor de alge albastre-verzi au fost studiate folosind un microscop electronic (Fig. 49).

Deși membrana celulară conține celuloză, rolul principal îl au substanțele pectinice și polizaharidele mucoase. La unele specii, membranele celulare sunt bine mucoase și chiar conțin pigmenți; în altele, în jurul celulelor se formează o teacă mucoasă specială, uneori independentă în jurul fiecărei celule, dar cel mai adesea fuzionată într-o teacă comună care înconjoară un grup sau un întreg rând de celule, numită în forme filamentoase printr-un termen special - tricomii. În multe alge albastre-verzi, tricomii sunt înconjurați de teci reale - teci. Atât carcasele celulare, cât și cele adevărate sunt compuse din fibre subțiri împletite. Ele pot fi omogene sau stratificate: stratificarea firelor cu baze și vârf separate poate fi paralelă sau oblică, uneori chiar în formă de pâlnie. Cazurile adevărate cresc prin stratificarea de noi straturi de mucus unul peste altul sau inserarea de noi straturi între cele vechi. Unele Nostocian(Nostoc, Anabaena) învelișurile celulare sunt formate prin secreția de mucus prin porii din membrane.

Protoplastul algelor albastre-verzi nu are un nucleu format și anterior era considerat difuz, împărțit doar într-o parte periferică colorată - cromatoplasmă - și o parte centrală incoloră - cetroplasmă. Cu toate acestea, diferite metode de microscopie și citochimie, precum și ultracentrifugarea, au dovedit că o astfel de diviziune poate fi doar condiționată. Celulele de alge albastru-verzi conțin bine definite elemente structurale, iar locațiile lor diferite determină diferențele dintre centroplasmă și cromatoplasmă. Unii autori disting acum trei componente în protoplastul algelor albastre-verzi:

1) nucleoplasmă;

2) plăci fotosintetice (lamele);

3) ribozomi și alte granule citoplasmatice.

Dar, deoarece nucleoplasma ocupă regiunea centroplasmei, iar lamelele și alte componente sunt situate în regiunea cromatoplasmei care conține pigmenți, distincția veche, clasică (ribozomii se găsesc în ambele părți ale protoplastei) nu poate fi considerată o eroare.

Pigmentii concentrați în partea periferică a protoplastei sunt localizați în formațiuni asemănătoare plăcilor - lamele, care sunt localizate în cromatoplasmă în diferite moduri: haotic, împachetate în granule sau orientate radial. Astfel de sisteme de lamele sunt acum adesea numite paracromatofori.

În cromatoplasmă, pe lângă lamele și ribozomi, există și ectoplaste (granule de cianoficină formate din lipoproteine) și diverse tipuri de cristale. În funcție de starea fiziologică și de vârsta celulelor, toate aceste elemente structurale se pot schimba foarte mult până când dispar complet.

Centroplasma celulelor de alge albastru-verzi este formată din hialoplasmă și diferite tije, fibrile și granule. Acestea din urmă sunt elemente de cromatină care sunt colorate cu coloranți nucleari. Elementele de hialoplasmă și cromatină pot fi considerate în general un analog al nucleului, deoarece aceste elemente conțin ADN; În timpul diviziunii celulare, ele se divid longitudinal, iar jumătățile sunt distribuite în mod egal între celulele fiice. Dar, spre deosebire de un nucleu tipic, în celulele algelor albastre-verzi nu este niciodată posibil să se detecteze o membrană nucleară și nucleoli în jurul elementelor cromatinei. Aceasta este o formațiune asemănătoare nucleului într-o celulă și se numește nucleoid. De asemenea, conține ribozomi care conțin ARN, vacuole și granule de polifosfat.

S-a stabilit că formele filamentoase au plasmodesmate între celule. Uneori, sistemele de lamele ale celulelor învecinate sunt de asemenea interconectate. Septurile transversale din tricom nu trebuie în niciun caz considerate bucăți de materie moartă. Aceasta este o componentă vie a celulei, care este implicată constant în procesele sale de viață, precum periplastul organismelor flagelate.

Protoplasma algelor albastre-verzi este mai densă decât cea a altor grupuri de plante; este imobil și foarte rar conține vacuole pline cu seva celulară. Vacuolele apar numai în celulele vechi, iar apariția lor duce întotdeauna la moartea celulelor. Dar în celulele algelor albastre-verzi se găsesc adesea vacuole gazoase (pseudovacuole). Acestea sunt cavități din protoplasmă, umplute cu azot și care conferă celulei o culoare negru-maro sau aproape neagră în lumina transmisă de un microscop. Se găsesc la unele specii aproape constant, dar există și specii la care nu se găsesc. Prezența sau absența lor este adesea considerată un caracter important din punct de vedere taxonomic, dar, desigur, încă nu știm totul despre vacuolele de gaz. Cel mai adesea se găsesc în celulele speciilor care duc un stil de viață planctonic (reprezentanți ai genurilor Anabaena, Aphanizomenon, Rivularia, Microcystis etc., Fig. 50, 58.1).

Nu există nicio îndoială că vacuolele de gaz din aceste alge servesc ca un fel de adaptare pentru a reduce greutatea lor specifică, adică pentru a îmbunătăți „plutirea” în coloana de apă. Și totuși prezența lor nu este deloc necesară și chiar și în plancterele tipice precum Microcystis aeruginosa și M. flosaquae se poate observa (mai ales toamna) dispariția aproape completă a vacuolelor de gaz. La unele specii apar și dispar brusc, adesea din motive necunoscute. U pruna nostoc(Nostoc pruniforme, tabel 3, 9), colonii mari din care trăiesc întotdeauna la fundul rezervoarelor în care apar; conditii naturale primavara, la scurt timp dupa ce gheata se topeste. De obicei, coloniile maro-verzui capătă apoi o nuanță cenușie, uneori chiar lăptoasă și dispar complet în câteva zile. Microscopia algelor în această etapă arată că toate celulele Nostoc sunt umplute cu vacuole de gaz (Fig. 50) și au devenit brun-negricioase, asemănătoare cu celulele anabenelor planctonice. În funcție de condiții, vacuolele de gaz persistă până la zece zile, dar în cele din urmă dispar; începe formarea unei teci mucoase în jurul celulelor și diviziunea lor intensivă. Fiecare fir sau chiar bucată de fir dă naștere unui nou organism (colonie). O imagine similară poate fi observată în timpul germinării sporilor speciilor epifite sau planctonice de gleotrichia. Uneori, vacuolele de gaz apar doar în unele celule ale tricomului, de exemplu în zona meristemalp, unde are loc diviziunea celulară intensivă și pot apărea hormoni, a căror eliberare vacuolele de gaz ajută cumva.

Vacuolele gazoase se formează la marginea cromatoplasmei și a centroplasmei și sunt complet neregulate ca contur. La unele specii care trăiesc în straturile superioare ale nămolului inferior (în sapropel), în special la specii oscilatorii, vacuole mari de gaz sunt situate în celulele de pe părțile laterale ale pereților despărțitori transversali. S-a stabilit experimental că apariția unor astfel de vacuole este cauzată de o scădere a cantității de oxigen dizolvat în mediu, cu adăugarea de produse de fermentare a hidrogenului sulfurat în mediu. Se poate presupune că astfel de vacuole apar ca zone de depozitare sau locuri pentru depunerea gazelor care sunt eliberate în timpul proceselor enzimatice care au loc în celulă.

Compoziția aparatului pigmentar al algelor albastre-verzi este foarte variată în ele; Ele aparțin la patru grupe - clorofile, caroteni, xantofile și biliproteine. Dintre clorofile, prezența clorofilei a a fost dovedită până acum în mod fiabil; din carotenoizi - α, β și ε-caroteni; din xantofile - echineon, zeaxantina, criptoxaitina, mixoxantofila etc., iar din biliproteine - c-ficocianina, c-ficoeritrina si aloficocianina. Este foarte tipic ca algele albastre-verzi să aibă cel din urmă grup de pigmenți (se găsesc și în algele violet și în unele criptomonade) și absența clorofilei b. Acesta din urmă indică încă o dată că algele albastre-verzi sunt un grup străvechi care s-a separat și a urmat o cale independentă de dezvoltare chiar înainte de apariția clorofilei b în timpul evoluției, a cărei participare la reacțiile fotochimice ale fotosintezei dă cea mai mare eficiență.

Diversitatea și compoziția unică a sistemelor pigmentare fotoasimilatoare explică rezistența algelor albastre-verzi la efectele întunecării prelungite și anaerobiozei. Acest lucru explică, de asemenea, parțial existența lor în condiții extreme de viață - în peșteri, straturi bogate în hidrogen sulfurat de nămol de fund și în izvoare minerale.

Produsul fotosintezei în celulele algelor verzi este o glicoproteină, care apare în cromatoplasmă și se depune acolo. Glicoproteina este similară cu glicogenul - dintr-o soluție de iod în iodură de potasiu devine maro. S-au găsit granule de polizaharide între lamelele fotosintetice. Granulele de cianoficină din stratul exterior al cromatoplasmei constau din lipoproteine. Boabele de volutină din centroplasmă sunt substanțe de rezervă de origine proteică. Boabele de sulf apar în plasma locuitorilor rezervoarelor de sulf.

Diversitatea compoziției pigmentului poate explica, de asemenea, varietatea de culori a celulelor și a tricomilor algelor albastre-verzi. Culoarea lor variază de la albastru-verde pur la violet sau roșcat, uneori la violet sau roșu maro, de la galben la albastru pal sau aproape negru. Culoarea protoplastei depinde de poziția sistematică a speciei, precum și de vârsta celulelor și condițiile de viață. Foarte des este mascat de culoarea mucusului vaginal sau a mucusului colonial. Pigmentii se gasesc si in mucus si dau firelor sau coloniilor o nuanta galbena, maro, rosiatica, violeta sau albastra. Culoarea mucusului, la rândul său, depinde de condițiile de mediu - de lumină, chimie și pH-ul mediului, de cantitatea de umiditate din aer (pentru aerofiți).

Structura firelor. Puține alge albastre-verzi cresc ca celule individuale, majoritatea cresc în colonii sau filamente multicelulare. La rândul lor, firele pot fie să formeze colonii pseudoparenchimatoase, în care sunt strâns închise, iar celulele își păstrează independența fiziologică, fie au o structură hormonală, în care celulele sunt conectate în rând, formând așa-numiții tricomi. Într-un tricom, protoplastele celulelor învecinate sunt conectate prin plasmodesmate. Tricomii, înconjurați de o membrană mucoasă, se numesc filamente.

Formele filamentoase pot fi simple sau ramificate. Ramificarea în algele albastre-verzi este dublă - reală și falsă (Fig. 51). Această ramificare se numește atunci când o ramură laterală apare ca urmare a diviziunii unei celule perpendiculare pe firul principal (ordinul Stigonematales). Ramificarea falsă este formarea unei ramuri laterale prin ruperea tricomului și ruperea acestuia prin vagin spre lateral la unul sau ambele capete. În primul caz se vorbește despre simplu, în al doilea - despre ramificare falsă dublă (sau pereche). Ramificarea falsă poate fi considerată atât ramificarea în formă de buclă caracteristică familiei Scytonemataceae, cât și ramificarea rară în formă de V - rezultatul diviziunii și creșterii repetate a două celule tricomice adiacente în două direcții reciproc opuse față de axa lungă a filamentului.

Multe alge filamentoase albastre-verzi au celule deosebite numite heterochisturi. Au o înveliș în două straturi bine definită, iar conținutul este întotdeauna lipsit de pigmenți de asimilare (este incolor, albăstrui sau gălbui), vacuole gazoase și granule de substanțe de rezervă. Se formează din celule vegetative în diferite locuri ale tricomului, în funcție de poziția sistematică a algei: pe unul (Rivularia, Calothrix, Gloeotrichia) și ambele (Anabaenopsis, Cylindrospermum) capete ale tricomului - bazal și terminal; în tricomul dintre celulele vegetative, adică intercalar (Nostoc, Anabaena, Nodularia) sau pe partea laterală a tricomului - lateral (la unele Stigonematales). Heterochistele se găsesc individual sau mai multe (2-10) la rând. În funcție de localizare, în fiecare heterochist apar câte unul (în heterochistele terminale și laterale) sau două, uneori chiar trei (în intercalare), care din interior înfundă porii dintre heterochist și celulele vegetative învecinate (Fig. 5, 2) .

Heterochistele sunt numite un mister botanic. La microscopul optic, par a fi goale, dar uneori, spre marea surpriză a cercetătorilor, germinează brusc, dând naștere la noi tricomi. În timpul ramificării false și în timpul separării filamentelor, tricomii se rup cel mai adesea în apropierea heterochisturilor, ca și cum creșterea tricomilor este limitată de aceștia. Din această cauză, ele au fost numite anterior celule de frontieră. Firele cu heterochisturi bazale și terminale sunt atașate de substrat folosind heterochisturi. La unele specii, heterochisturile sunt asociate cu formarea de celule de repaus - spori: sunt situate lângă heterochist, unul câte unul (la Culindrospermum, Gloeotrichia, Anabaenopsis raciborskii) sau pe ambele părți (la unele Anabaena). Este posibil ca heterochistele să fie depozitare ale unor substanțe de rezervă sau enzime. Este interesant de observat că toate tipurile de alge albastre-verzi care sunt capabile să fixeze azotul atmosferic au heterochisturi.

Reproducere. Cel mai comun tip de reproducere la algele albastre-verzi este diviziunea celulară în două. Pentru formele unicelulare aceasta este singura metodă; în colonii şi filamente duce la creşterea filamentului sau coloniei.

Tricomii se formează atunci când celulele care se divid în aceeași direcție nu se îndepărtează unele de altele. Dacă aranjamentul liniar este încălcat, apare o colonie cu celule aranjate aleatoriu. La împărțirea în două direcții perpendiculare într-un singur plan, se formează o colonie lamelară cu un aranjament regulat de celule sub formă de tetrade (Merismopedia). Grupurile volumetrice sub formă de pachete apar atunci când celulele se divid în trei planuri (Eucapsis).

Reprezentanții unor genuri (Gloeocapsa, Microcystis) se caracterizează și prin diviziune rapidă cu formarea multor celule mici - nanocite - în celula mamă.

Algele albastre-verzi se reproduc și în alte moduri - prin formarea de spori (celule de repaus), exo- și endospori, hormogoni, hormospori, gonidii, coci și planococi. Unul dintre cele mai comune tipuri de reproducere a formelor filamentoase este formarea de hormoni. Această metodă de reproducere este atât de caracteristică unor alge albastre-verzi încât a servit drept nume pentru o întreagă clasă. Hormogoniaceae(Hormogoniophyceae). Hormogoniile sunt de obicei numite fragmente de tricomi în care acestea din urmă se descompun. Formarea hormonilor nu este pur și simplu separarea mecanică a unui grup de doi, trei sau Mai mult celule. Hormogonii se separă din cauza morții unor celule necroide, apoi, cu ajutorul secreției de mucus, alunecă din vagin (dacă există) și, făcând mișcări oscilatorii, se deplasează în apă sau de-a lungul substratului. Fiecare hormogonie poate da naștere unui nou individ. Dacă un grup de celule, similar cu hormogonia, este acoperit cu o membrană groasă, se numește un hormon (hormochist), care îndeplinește simultan funcțiile de reproducere și tolerează condiții nefavorabile.

La unele specii, fragmentele unicelulare sunt separate de talus, care se numesc gonidii, coci sau planococi. Gonidiile rețin membrana mucoasă; coci lipsesc membrane clar definite; Planococii sunt, de asemenea, goi, dar, ca și hormonii, au capacitatea de a se mișca activ.

Motivele mișcării hormonilor, planococilor și tricomilor întregi (în Oscillatoriaceae) sunt încă departe de a fi clarificate. Ele alunecă de-a lungul axei longitudinale, oscilând dintr-o parte în alta sau se rotesc în jurul acesteia. Forța motrice luați în considerare secreția de mucus, contracția tricomilor în direcția axei longitudinale, contracțiile membranei ondulate exterioare, precum și fenomenele electrocinetice.

Organele de reproducere destul de comune sunt sporii, în special în algele din ordinul Nostocales. Sunt unicelulare, de obicei mai mari decât celulele vegetative și provin din ele, de obicei dintr-una. Cu toate acestea, la reprezentanții unor genuri (Gloeotrichia, Anabaena), ele se formează ca urmare a fuziunii mai multor celule vegetative, iar lungimea unor astfel de spori poate ajunge la 0,5 mm. Este posibil ca recombinarea să aibă loc și în timpul unei astfel de fuziuni, dar până acum nu există date exacte despre aceasta.

Sporii sunt acoperiți cu o membrană groasă, cu două straturi, al cărei strat interior se numește endosporium, iar stratul exterior se numește exosporium. Cojile sunt netede sau punctate cu papile, incolore, galbene sau maronie. Datorită cochiliilor groase și modificărilor fiziologice din protoplast (acumularea de substanțe de rezervă, dispariția pigmenților de asimilare, uneori o creștere a numărului de boabe de cianoficină), sporii pot rămâne viabile mult timp în condiții nefavorabile și sub o varietate de influențe puternice. (la temperaturi scăzute și ridicate, în timpul uscării și iradierii puternice) . În condiții favorabile, sporul germinează, conținutul său este împărțit în celule - se formează sporogormogonium, mucusul de coajă se rupe sau se deschide cu un capac, iar hormogoniul iese.

Endo- și exosporii se găsesc în principal la reprezentanți clasa camesifon(Chamaesiphonophyceae). Endosporii se formează în celulele mamă mărite în cantitati mari(peste o sută). Formarea lor are loc succesiv (ca urmare a unei serii de diviziuni succesive ale protoplastei celulei mamă) sau simultan (prin dezintegrarea simultană a celulei mamă în multe celule mici). Exosporii, pe măsură ce se formează, sunt separați de protoplastul celulei mamă și ies. Uneori nu se separă de celula mamă, ci formează lanțuri pe ea (de exemplu, la unele specii Chamaesiphon).

Reproducerea sexuală este complet absentă la algele albastre-verzi.

Metode de alimentație și ecologie. Se știe că majoritatea algelor albastre-verzi sunt capabile să sintetizeze toate substanțele celulelor lor folosind energia luminoasă. Procesele fotosintetice care au loc în celulele algelor albastre-verzi sunt similare în principiu cu procesele care au loc în alte organisme care conțin clorofilă.

Tipul de nutriție fotoautotrof este pentru ei principalul, dar nu singurul. Pe lângă fotosinteza adevărată, algele albastre-verzi sunt capabile de fotoreducere, fotoheterotrofie, autoheterotrofie, heteroautotrofie și chiar heterotrofie completă. Dacă este prezent în mediu materie organică le folosesc si ca surse suplimentare energie. Datorita capacitatii de alimentatie mixta (mixotrofa), pot fi active chiar si in conditii extreme pentru viata fotoautotrofa. În astfel de habitate nu există aproape nicio concurență, iar algele albastre-verzi ocupă o poziție dominantă.

În condiții de iluminare slabă (în peșteri, în orizonturile adânci ale rezervoarelor), compoziția pigmentului din celulele algelor albastre-verzi se modifică. Acest fenomen, numit adaptare cromatică, este o modificare adaptativă a culorii algelor sub influența modificărilor compoziției spectrale a luminii ca urmare a creșterii numărului de pigmenți care au o culoare complementară culorii razelor incidente. Modificări ale culorii celulare (cloroza) apar și în cazul lipsei anumitor componente din mediu, în prezența unor substanțe toxice, precum și în timpul trecerii la un tip de nutriție heterotrof.

Printre algele albastre-verzi există, de asemenea, un grup de specii, care sunt în general rare printre alte organisme. Aceste alge sunt capabile să fixeze azotul atmosferic, iar această proprietate este combinată cu fotosinteza. Aproximativ o sută de astfel de specii sunt acum cunoscute. După cum sa indicat deja, această abilitate este caracteristică numai algelor care au heterochisturi și nu tuturor.

Majoritatea algelor care fixează azot albastru-verde sunt limitate la habitatele terestre. Este posibil ca independența lor alimentară relativă ca fixatori de azot atmosferic să le permită să colonizeze roci nelocuite fără nici cea mai mică urmă de sol, așa cum s-a observat pe insula Krakatoa în 1883: la trei ani după erupția vulcanică, au fost găsite acumulări de mucoase. pe cenușă și tuf , format din reprezentanți ai genurilor Anabaena, Gloeocapsa, Nostoc, Calothrix, Phormidium etc. Primii coloniști ai insulei Surtsey, care au apărut ca urmare a erupției unui vulcan subacvatic în 1963, în apropierea sudului coasta Islandei, au fost și fixatori de azot. Printre acestea s-au numărat și unele specii planctonice răspândite care provoacă înflorirea apei (Anabaena circinalis, A. cylindrica, A. flos-aquae, A. lemmermannii, A. scheremievii, A. spiroides, Anabaenopsis circularis, Gloeotrichia echinulata).

Temperatura maximă pentru existența unei celule vii și asimilatoare este considerată a fi de +65°C, dar aceasta nu este limita pentru algele albastre-verzi (vezi eseul despre algele termale). Algele termofile albastre-verzi tolerează astfel de temperaturi ridicate datorită stării coloidale deosebite a protoplasmei, care se coagulează foarte lent la temperaturi ridicate. Cei mai des întâlniți termofili sunt cosmopoliții Mastigocladus laminosus și Phormidium laminosum. Algele albastre-verzi pot rezista la temperaturi scăzute. Unele specii au fost păstrate timp de o săptămână la temperatura aerului lichid (-190°C) fără deteriorare. Nu există o astfel de temperatură în natură, dar în Antarctica, la o temperatură de -83°C, s-au găsit alge albastre-verzi (nostocs) în cantități mari.

În Antarctica și în zonele înalte, pe lângă temperaturile scăzute, radiațiile solare ridicate afectează și algele. Pentru a reduce efectele nocive ale radiațiilor cu unde scurte, algele albastre-verzi au dobândit o serie de adaptări în timpul evoluției. Cea mai importantă dintre acestea este secreția de mucus în jurul celulelor. Mucusul coloniilor și mucoasele vaginului formelor filamentoase sunt un bun înveliș protector care protejează celulele de uscare și, în același timp, acționează ca un filtru care elimină efectele nocive ale radiațiilor. În funcție de intensitatea luminii, în mucus se depune mai mult sau mai puțin pigment și devine colorat pe toată grosimea sau straturile sale.

Capacitatea mucusului de a absorbi rapid și de a reține apa pentru o perioadă lungă de timp permite algelor albastre-verzi să crească normal în zonele deșertice. Mucusul absoarbe cantitatea maximă de umiditate de noapte sau de dimineață, coloniile se umflă, iar asimilarea începe în celule. Până la amiază, coloniile gelatinoase sau grupurile de celule se usucă și se transformă în cruste negre crocante. Ei rămân în această stare până în noaptea următoare, când absorbția umidității începe din nou.

Pentru o viață activă, apa aburoasă este suficientă pentru ei.

Algele albastre-verzi sunt foarte frecvente în sol și în comunitățile de pământ, se găsesc și în habitatele umede, precum și pe scoarța copacilor, pe pietre etc. Toate aceste habitate nu sunt adesea asigurate în mod constant cu umiditate și sunt iluminate neuniform; (pentru mai multe detalii, vezi eseurile despre algele terestre și din sol).

Algele albastre-verzi se găsesc și în comunitățile criofile - pe gheață și zăpadă. Fotosinteza este posibilă, desigur, numai atunci când celulele sunt înconjurate de un strat apa lichida, ceea ce se întâmplă aici în lumina puternică a soarelui pe zăpadă și gheață.

Radiația solară de pe ghețari și câmpurile de zăpadă este foarte intensă, o parte semnificativă a acesteia fiind radiația cu unde scurte, care provoacă adaptări protectoare la alge. Grupul criobionților include o serie de specii de alge albastre-verzi, dar, în general, reprezentanții acestui departament preferă habitatele cu temperaturi ridicate (pentru mai multe detalii, vezi eseul despre algele de zăpadă și gheață).

Algele albastre-verzi predomină în planctonul corpurilor de apă eutrofice (bogate în nutrienți), unde dezvoltarea lor masivă provoacă adesea înflorirea apei. Stilul de viață planctonic al acestor alge este facilitat de vacuolele de gaz din celule, deși nu toți agenții patogeni de înflorire le au (Tabelul 4). Secrețiile intravitale și produsele de descompunere post-mortem ale unora dintre aceste alge albastre-verzi sunt otrăvitoare. Dezvoltarea în masă a majorității algelor planctonice albastru-verde începe la temperaturi ridicate, adică în a doua jumătate a primăverii, vara și începutul toamnei. S-a stabilit că pentru majoritatea algelor albastre-verzi de apă dulce temperatura optimă este în jur de +30°C. Exista si exceptii. Unele tipuri de oscilații provoacă „înflorirea” apei sub gheață, adică la o temperatură de aproximativ 0°C. Speciile incolore și iubitoare de hidrogen sulfurat se dezvoltă în cantități mari în straturile adânci ale lacurilor. Unii agenți patogeni de „înflorire” se extind în mod clar dincolo de limitele intervalului lor din cauza activitatea umană. Astfel, speciile din genul Anabaenopsis în afara regiunilor tropicale și subtropicale pentru o lungă perioadă de timp nu au fost găsite deloc, dar au fost găsite mai târziu în regiunile sudice ale zonei temperate, iar în urmă cu câțiva ani s-au dezvoltat în Golful Helsinki. Temperaturile adecvate și eutrofizarea crescută (poluarea organică) au permis acestui organism să se dezvolte în număr mare la nord de paralela 60.

Este luată în considerare „înflorirea” apei în general, și în special cauzată de algele albastre-verzi dezastru natural, întrucât apa devine aproape că nu mai este potrivită pentru nimic. În același timp, poluarea secundară și colmatarea rezervorului cresc semnificativ, deoarece biomasa de alge într-un rezervor „înflorit” atinge valori semnificative (biomasă medie - până la 200 g/m3, maxim - până la 450-500 g /m3), iar printre algele albastre-verzi sunt foarte puține specii care ar fi consumate de alte organisme ca hrană.

Relațiile dintre algele albastre-verzi și alte organisme sunt multiple. Speciile din genurile Gloeocapsa, Nostoc, Scytonema, Stigonema, Rivularia și Calothrix sunt ficobionte în licheni. Unele alge albastre-verzi trăiesc în alte organisme ca asimilatoare. Speciile Anabaena și Nostoc trăiesc în camerele de aer ale mușchilor Anthoceros și Blasia. Anabaena azollae trăiește în frunzele ferigii de apă Azolla americana și în spațiile intercelulare ale Cycas și Zamia-Nostoc punctiforme (pentru mai multe detalii, vezi eseul despre simbioza algelor cu alte organisme).

Astfel, algele albastre-verzi se gasesc pe toate continentele si in tot felul de habitate - in apa si pe uscat, in apa dulce si sarata, oriunde si peste tot.

Mulți autori sunt de părere că toate algele albastre-verzi sunt omniprezente și cosmopolite, dar acest lucru este departe de a fi cazul. Distribuția geografică a genului Anabaenopsis a fost deja discutată mai sus. Studii detaliate au dovedit că nici măcar o specie atât de comună precum Nostoc pruniforme nu este cosmopolită. Unele genuri (de exemplu, Nostochopsis, Camptylonemopsis, Raphidiopsis) sunt în întregime limitate la zonele cu climă caldă sau caldă, Nostoc flagelliforme - la regiuni aride, multe specii din genul Chamaesiphon - la râuri și pâraie de apă reci și limpede din țările muntoase.

Departamentul de alge albastre-verzi este considerat cel mai vechi grup de plante autotrofe de pe Pământ. Structura primitivă a celulei, absența reproducerii sexuale și stadiile flagelare sunt toate dovezi serioase ale vechimii lor. Citologic, algele albastre-verzi sunt asemănătoare bacteriilor, iar unii dintre pigmenții lor (biliproteine) se găsesc și în algele roșii. Cu toate acestea, ținând cont de întregul complex de caracteristici caracteristice departamentului, se poate presupune că algele albastre-verzi sunt o ramură independentă a evoluției. În urmă cu peste trei miliarde de ani, s-au îndepărtat de trunchiul principal al evoluției plantelor și au format o ramură fără fund.

Vorbind despre importanță economică albastru-verde, în primul rând trebuie să le punem rolul de agenți cauzali ai „înfloririi” apei. Acesta, din păcate, este un rol negativ. Valoarea lor pozitivă constă în primul rând în capacitatea lor de a absorbi azotul liber. În țările estice, algele albastre-verzi sunt chiar folosite ca hrană, iar în ultimii ani unele dintre ele și-au găsit drum în bazinele de cultură în masă pentru producția industrială de materie organică.

Taxonomia algelor albastre-verzi este încă departe de a fi perfectă. Simplitatea comparativă a morfologiei, numărul relativ mic de caractere valoroase din punct de vedere al sistematicii și variabilitatea largă a unora dintre ele, precum și interpretările diferite ale acelorași caractere, au condus la faptul că aproape toate sistemele existente sunt într-o măsură sau alta subiectivă și departe de a fi firească. Nu există o distincție bună și justificată între specia în ansamblu, iar domeniul de aplicare al speciei este înțeles diferit în diferite sisteme. Numărul total de specii din departament este determinat a fi 1500-2000. Conform sistemului pe care l-am adoptat, departamentul de alge albastre-verzi este împărțit în 3 clase, mai multe ordine și multe familii.

Enciclopedie biologică

SISTEMATICĂ ȘI SARCINIILE EI O ramură specială a biologiei numită sistematică se ocupă de clasificarea organismelor și de elucidarea relațiilor lor evolutive. Unii biologi numesc sistematica știința diversității (diversitatea... ... Enciclopedie biologică

Simbioza, sau coabitarea a două organisme, este una dintre cele mai interesante și este încă în multe feluri. fenomene misterioaseîn biologie, deși studiul acestei probleme are o istorie de aproape un secol. Fenomenul de simbioză a fost descoperit pentru prima dată de elvețieni... Enciclopedie biologică