Значение водорослей в природе сообщение. Роль водорослей в природе

Биологическая роль водных и наземных водорослей многогранна и неоднозначна.

Благодаря широкому распространению водоросли имеют большое значение в жизни отдельных биогеоценозов, в круговороте веществ в природе, в жизни всей планеты Земля. Они имеют большое значение в хозяйственной, научной, практической деятельности человека.

Водоросли, приспособившись к жизни в самых разнообразных условиях, представляют собой очень удобный объект для исследования механизма адаптации, потому что водоросли, и особенно одноклеточные, сочетают в себе морфологические признаки клетки, но реагируют на изменения внешней среды как самостоятельный организм.

В последнее время водоросли приобрели большое значение в практической и научной деятельности человека. В научных исследованиях водоросли используются как удобная модель для исследований в различных отраслях биологии, фармации, ветеринарии и медицины – цитологии, биохимии, физиологии, генетике, генной инженерии, молекулярной биологии и пр.

Теоретическое значение водорослей связано с исследованиями при решении физиологических, биохимических, биофизических, экологических и общебиологических проблем.

Культуры водорослей используются в замкнутых системах, при выполнении научно – исследовательских работ в биофизике, генетике, биохимии, физиологии, биотехнологии и пр.

Водоросли, как и все зеленые растения, под влиянием солнечного света или искусственных источников ультрафиолетовых лучей используют находящуюся в воздухе углекислоту и выделяют чистый кислород. С целью очистки воздуха от углекислоты и пополнения запасов кислорода водоросли культивируют в герметически закрытых помещениях (на подводных лодках, космических кораблях).

Водоросли являются также объектами космических исследований.

Повсеместное распространение водорослей в природе и массовое развитие водорослей в разных местообитаниях определяет большую и неуклонно возрастающую их роль в практической деятельности человека.

Альгологические знания становятся необходимыми для специалистов разных областей народного хозяйства.

Водоросли являются важным звеном в процессах биологической очистки воды, почвы, воздуха. Участвуют в круговороте веществ, в том числе кальция и кремния.

Крупные водоросли используют как корм для скота, для получения агара, йода, пищевых консервов. В некоторых районах водоросли используют в качестве удобрений.

Роль, которую играют как водные, так и наземные водоросли в жизни живого и неживого окружающего нас мира многогранна и неоднозначна.

И мы постоянно сталкиваемся как с положительными, так и отрицательными проявлениями жизнедеятельности водорослей.

Микроскопические водоросли, обитающие в воде, в основном входят в группу организмов, составляющих планктон.

Планктон представляет группу водных растительных и животных организмов, которые ведут свободно плавающий (независимый от твердого субстрата, как опорного элемента), взвешенный в толще воды образ жизни.

Для фитопланктонных организмов характерно или полное отсутствие органов движения или эти органы настолько слабо развиты, что эти организмы не могут противостоять даже слабому течению воды и их активное движение происходит только в небольших пределах.

Единственной опорой для планктонных организмов служит вода, в которой они парят или плавают, будучи всей своей организацией тела приспособлены к такому своеобразному образу жизни.

К планктону относятся главным образом мелкие часто микроскопические организмы и лишь некоторые представители зоопланктона могут достигнуть размеров в несколько миллиметров.

Водоросли вместе с бактериями и простейшими являются начальными звеньями в пищевых цепях водоемов. Являются важным источником питания для многочисленных видов рыб.

Схематически это можно представить так: бактериопланктон – фитопланктон – зоопланктон – рыбы – человек и животные.

Водные водоросли являются создателями органических веществ в водоеме, без которых невозможно существование всех остальных водных организмов, в том числе зоопланктона и рыб. Водорослями питаются разнообразные мелкие животные, в том числе дафнии и циклопы, а они в свою очередь служат пищей для рыб.

Питательная ценность планктона, в том числе и фитопланктона, по содержанию белков и жиров не уступает ценности многих пищевых растений. Обилие в водоемах мельчайших растительных организмов определяет количество их животного населения.

Особенно велика роль водорослей в образовании органических веществ в естественных водоемах, где они через несколько промежуточных звеньев влияют на рыбную продукцию.

Для искусственного разведения рыб выбирают водоемы с богатым фитопланктоном.

Водоросли играют большую роль в процессах самоочищения вод открытых водоемов.

Роль водорослей в биосфере, как первичных продуцентов органического вещества очень велика: их биомасса в Мировом океане более 1,5 млрд. тонн, а продукция за год – более 25% всех органических веществ планеты.

Водоросли, являясь древнейшими фотосинтезирующими организмами на Земле, создали ее кислородную атмосферу. От них произошли наземные растения.

Распространенные по всему земному шару, они играют огромнейшую роль в жизни природы, которая в первую очередь определяется их особенностями как фотоавтотрофных организмов.

В воде, с одной стороны, они являются основными создателями органического вещества и являются одним из первых звеньев пищевых цепей, а с другой – очень важное значение водорослей состоит в том, что в процессе фотосинтеза они выделяют свободный кислород необходимый для дыхания водных живых растительных и животных организмов.

Водоросли, создавая органические вещества, поглощают при этом углекислый газ, а на свету, подобно высшим растениям, выделяют кислород, необходимый для дыхания водных организмов.

Водоросли, обитающие в водной среде, определяют уровень биологической продуктивности водоема.

Водные водоросли являются хорошими санитарами окружающей их среды. Питаясь, как и бактерии, органическими веществами, входящими в состав сточных вод, они очищают их.

Такие водоросли, как Chlorella vulgaris, Scenedesmus obliquus, Ankistrodesmus angustus, не только хорошо растут на сточной воде свинокомплекса и птицефабрики, но и способствуют более интенсивной очистке их от органо – минеральных загрязнений.

Вольвоксовые, эвгленовые, желтозеленые, пирофитовые, дианомовые, зеленые, синезеленые водоросли вместе с гетеротрофными организмами являются хорошими санитарами, осуществляя процессы естественного самоочищения сточных и загрязненных вод.

Большую роль играют водоросли в процессах самоочищения водоемов, потребляя биогенные элементы и обогащая воду кислородом.

Водоросли очень чувствительны к химическому составу воды, поэтому могут служить хорошими индикаторами степени загрязнения среды различными химическими загрязнителями.

Как основное фотосинтезирующее звено экосистемы, водоросли играют важнейшую роль в формировании химического состава и запасов органических веществ водоемов.

В последнее время особенно усилилось значение водорослей в накоплении растворимых органических соединений водных экосистем.

Водоросли континентальных водоемов играют большую роль в образовании лечебных грязей.

Отмерший планктон оседает, способствует накоплению осадков, входит в состав детрита и используется как питательные вещества для бактерий, грибов, актиномицетов, окончательно разрушающих мертвое органическое вещество.

Планктонные водоросли, населяющие водоемы, отмирая опускаются на дно водоема и вместе с другими отмершими организмами водоема в анаэробных условиях образуют отложения под названием сапропелей.

Сапропель – это гниющий ил, который является сырьем для получения бензина, керосина, смол, масел и других ценных продуктов, используемых для нужд народного хозяйства. Сапропелевые угли используются для отопления, а сапропелевый ил – для удобрения почвы и подкормки животных.

В формировании илов, сапропелей, известняков участвуют диатомовые, зеленые, золотистые водоросли.

Практически все пресноводные водоросли употребляются в качестве удобрений почв.

Среди водных водорослей есть фиксаторы азота. На рисовых полях, где развиваются представители рода Anabaena, урожайность риса повышается без внесения азотистых удобрений.

Диатомовые водоросли имеют непосредственное отношение к образованию осадочной породы диатомита, употребляемого в технике в качестве изоляционного материала.

Регулирование режима водохранилищ и каналов совершенно невозможно без учета экологии и физиологии сезонных изменений, происходящих в количественном и видовом составе водорослей.

Каналы, сооружаемые человеком, играют важную и разностороннюю роль в его хозяйственной деятельности. Они представляют собой особый тип водоемов.

В процессе эксплуатации каналов возникают серьезные биологические помехи, виновниками которых являются различные гидробионты.

Среди них одно из основных мест принадлежит водорослям.

В каналах развиваются преимущественно диатомовые (Stephanodiscus hantzschii), зеленые (Scenedesmus quadricauda) и синезеленые Aphanizomenon flos – aque,Microcystis aeruginosa) водоросли.

Основными факторами, определяющими динамику состава и количества фитопланктона в каналах являются скорость течения воды, работа насосных станций и других гидротехнических сооружений, состав поступающего из водоисточника фитопланктона и его приспособленность к условиям водотоков, прозрачность воды и наличие биогенных веществ как вносимых из водоисточников, так и попадающих в каналы с окружающих территорий или из иловых отложений, метеорологические условия на трассе, степень развития фитобентоса и высшей водной растительности.

Водоросли в каналах играют большую и разностороннюю роль. Она зависит от состава и обилия фитопланктона и фитобентоса, а также от назначения каналов, так как вода искусственных водотоков используется человеком для разных целей и к ней предъявляются разные требования.

В водопроводных каналах водоросли играют большую роль в формировании качества воды.

В ирригационных водах микроскопические водоросли (особенно планктонные), как правило, играют положительную роль, так как организмы, выносимые с водой на поля, служат хорошим удобрением и участвуют в повышении плодородия почвы.

Значение водорослей в народном хозяйстве разнообразно.

Водоросли используются в сельском хозяйстве, в медицине, промышленности.

Морские макрофиты (Porphyra, Rhodimenia, Laminaria, Alaria, Undaria и др.) используются для приготовления пищи, приправ, супов, кондитерских изделий (Spirulina platensis), кормов для животных.

В качестве дешевого пищевого продукта используются не только морские водоросли, но и некоторые пресноводные синезеленые (в том числе Sphaeronostoc pruniforme, Stratononostoc commune, Nematonostoc flagelliforme и др.) широко распространенные и встречающиеся на дне прудов и озер.

В мореплавании водоросли могут использоваться как показатели свободного от льда водного пространства, а для рыбаков – показателями наличия рыбы.

Для коммунального хозяйства водоросли имеют значение не только как участники процессов самоочищения воды, но и как показатели качества воды.

Многие виды водорослей являются индикаторами биологического и антропогенного загрязнения и засоления.

В настоящее время большое внимание уделяется биологическому контролю за изменениями, происходящими в окружающей среде. Показателями биологического мониторинга являются функциональные и структурные параметры. Водоросли, как биологическим индикаторам (сапробам) принадлежит одно из ведущих мест.

Сапробы (биологические индикаторы) – это группа микроорганизмов, используемых для учета степени загрязнения окружающей среды различными органическими и другими веществами. Эта группа очень обширна и разнообразна. В нее входят грибы, бактерии, актиномицеты, водоросли, простейшие и другие организмы, обитающие в почве, воде, воздухе.

Среди представителей фито- и зоопланктона, обитателей почвы и воздуха выделено более 800 видов, которые особенно чувствительны к различным органическим веществам, находящимся во взвешенном или растворимом состоянии. Одни из этих организмов нуждаются в этих веществах (как в пище), другие, наоборот, трудно или совсем не выносят присутствия этих веществ. Одни из них для сохранения вида в неблагоприятных условиях превращаются из вегетативной формы в споры или цисты и в таком состоянии десятилетиями могут сохраняться в воде, почве, не теряя своей жизнеспособности. Есть и такие, которые не выдерживают изменений рН среды, химического состава, влажности, температуры, количества и качества питательных веществ, продолжительности светового дня, радиоактивного облучения, глубины водного или почвенного слоя, высоты воздушного слоя и пр.

Особенно остро эта зависимость выражена у водных организмов – всякие изменения в окружающей среде сказываются на скорости их размножения и развития.

Это и послужило обоснованием для использования водорослей в качестве биологических индикаторов, позволяющих судить о степени и характере загрязнения воды, почвы, воздуха.

Водоросли участвуют в процессах создания лечебных грязей, являются продуцентами, используемых в медицине, витаминов и антибиотиков (Scenedesmus obliguus), биологически активных веществ.

В медицинской практике водоросли используются для получения йода, брома, препаратов применяемых с профилактической и лечебной целью при склерозе, нарушении деятельности щитовидной железы, при лечении долго не заживающих ран (Laminaria digitata, L.clustoni).

Существуют съедобные водоросли, являющиеся источниками белков, жиров, углеводов.

Водоросли, и особенно Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus quadricauda, используются в качестве объектов при проведении физиологических и биохимических исследований.

Водоросли, живущие в почвах, повышают их плодородие, участвуют в образовании гумуса, в результате чего свежеобвоженные субстраты становятся пригодными для жизни других растений.

Наземные водоросли выполняют роль пионеров растительности на бесплодных, каменистых участках суши, как накопители первичного гумуса, подготавливающего возможность поселения других растений.

Почвенные водоросли имеют значение для животноводства, их используют для подкормки животных.

Для повышения урожайности водоросли используют для удобрения почвы.

Водоросли играют большую роль в обогащении почв азота за счет азота атмосферы.

Около 30 видов синезеленых водорослей являются активными фиксаторами свободного азота из воздуха. Среди них такие виды как: Cylindrosperum musciola, Tolypothrix tenuis, Anabaena cylindrical, Anabaena oryzae, Anabaena variabilis, Nostoc prunifirme, Nostoc paludosum, Nostoc muscorum, Nostoc coeruleum, Nostoc lincria, Nostoc microsporicum, Nostoc punctiforme, Nostoc flagelliforme.

Среди почвенных водорослей, также как и среди водных, есть активные продуценты витаминов и других биологически активных веществ. Зеленые водоросли Chlorella vulgaris, Scenedesmus obliguus вырабатывают антибиотики, ингибирующие некоторые патогенные бактерии.

Почвенные бактерии являются биоиндикаторами промышленных загрязнений, токсичности почв после внесения гербицидов или других ядов.

Учет общего количества водорослей или дифференцированный учет групп водорослей в одном грамме почвы может быть использован при оценке токсического действия пестицидов на микрофлору почвы.

Первые гипотезы о значении водорослей в жизни почвы появились более 100 лет тому. С тех пор многократно была доказана повсеместная распространенность почвенных водорослей и их роль в заселении различных безжизненных субстратов, и создании самостоятельных групп или альгоценозов в сочетании с другими организмами.

На поверхности почвы и в ее верхних слоях водоросли в процессе фотосинтеза создают органическое вещество и являются продуктами биогеоценоза.

Почвенные водоросли – это единственная группа продуцентов наземных экосистем, у которой продукция в большинстве случаев во много раз превышает биомассу. Особенно это проявляется при преобладании Nostoc commune.

Почвенные водоросли являются центрами интенсивного развития гетеротрофных микроорганизмов.

Основная форма взаимодействия почвенных водорослей с бактериями, обитающими в почве – ассоциация. Существуют многочисленные примеры сосуществования водорослей с грибами.

Водоросли, как активные компоненты почвенной микрофлоры, участвуют в общей жизнедеятельности биогеоценоза и играют важную роль в биологическом круговороте зольных элементов.

Формируясь под влиянием основных компонентов биогеоценоза – растительного покрова и почвы, водоросли отражают их особенности и могут быть индикаторами их генезиса и состояния.

Водорослям, как и другим живым организмам, оказывать на окружающую природу и негативное влияние.

Так, отрицательное значение водорослей связано с цветением воды в водохранилищах и каналах, засорением агрегатов электростанций, фильтров водопроводных сетей, замором рыб. Встречаются токсические водоросли.

Водоросли могут засорять системы водоснабжения и водоемы по мере их эвтрофизации. Водоросли могут вызывать красные приливы, служить причиной отравления и заболевания людей и животных.

К планктонным водорослям, вызывающим нередко цветение воды, относятся Microcystisssss aeruginosa, Woronichinia noegeliana, Aphanisomenon flos – aquae, Anabaena Lemmermanii, Anabaena Scheremetievi, Rivularia echinulata.

В большинстве случаев синезеленые водоросли вызывают цветение в пресных водоемах и реже – в морской воде.

В озерах, прудах и реках с медленно текущей водой цветение чаще всего вызывают виды родов Anabaena, Microcystis, Gleotrichia.

В клетках планктонного вида Gloertichia gechinulata имеются газовые вакуоли. При массовом размножении клетки покрывают всю водную поверхность в результате чего в водоеме нарушается воздухообмен, а это в свою очередь вызывает замор рыб.

Чрезмерное накопление в водоеме водорослей отрицательно сказывается на качестве воды, ее вкуса и запаха, может вызвать массовое отравление скота, приходящего на водопой, способствует заилению водоема и его обмелению.

Водоросли выделяю альготоксины (вызывающие токсикозы и даже смерть) и другие активные метабллиты с аллергическим, мутаногенным и канцерогенным действием Некоторые виды водорослей выделяют также вещества проявляющие антигормональную, бактерицидную, инсектицидной, фунгицидную активность.

Накопление в водоеме ядовитых веществ, продуцируемых живыми клетками или выделяющихся при их гибели и разрушении, оказывает губительное действие на живые организмы.

Чаще всего появление токсических веществ при цветении водоема связано с массовым размножением видов синезеленых водорослей родовAphanizomrnon, Microcystis, Nostoc, Anabaena, Nodularia, Gloeotrichia и вида золотистых водорослей Primnesium parvum.

Появление токсических морских вод известно с давних времен. В настоящее время определены и виды морских водорослей, выделяющие токсические и пигментные вещества, от действия которых гибнут люди, морские птицы, моллюски, рыбы и другая морская живность.

Красное цветение морской воды вызывает Haematococcus pluvialis.

Токсические вещества выделяют виды Gonyaulax catenella, Gonyaulax monilata, Gymnodinium breve, Gymnodinium veneficium, Nodularia spumigena, Gloeotrichia echinulata, Oscillatoria vauch, Nostoc rivulare.

Виды рода Gimnodinium днем вызывают желтое, ржавокрасное, мутнорозовое, а ночью – серебристобелое цветение моря.

Выделяют токсические вещества и вызывают цветение моря также виды родов Nactiluca, Cyricistis, Ceratium.

Отравляющее действие синезеленых водорослей связано с фенолами, которые они продуцируют и выделяют в окружающую среду. У людей эти токсические вещества вызывают поражение желудочно – кишечной, дыхательной, мышечной, кожно – слизистой систем. Кроме того, у людей развиваются аллергические явления, конъюнктивиты, зуд носа и глаз, опухание век, астма, дерматит.

Отравляющее действие этих токсинов на людей может проявиться опосредовано через отравленных рыб или птиц, съевших отравленную рыбу.

Токсическое действие ядовитых метаболитов синезеленых водорослей при употреблении отравленной воды животными (крупный и мелкий рогатый скот, овцы, лошади, собаки и др.) и птицами (чайки, утки и др.) проявляется в возникновении сильной слабости, тошноты и рвоты, сильной жажды, поноса с примесью крови, шелушения слизистой, полостных кровоизлияний, асцитов.

Поражение нервной системы у лошадей, кошек, собак, диких животных, прибрежных птиц проявляется в виде судороги, неуверенной походке, подергивания и мигания глаз, вытягивания шеи, понижения температуры тела, оцепенения, летаргии, закупорки мозговых и спинномозговых кровеносных сосудов и оболочек мозга. Развиваются поражение печени и селезенки, вздутие и расширение сердца, поражение перикарда.

Прижизненно экстрагируемые водорослями полисахариды, гидролизуемые бактериями на моно- и олтгосахариды, ухудшают качество природных вод и придают им неприятный запах и вкус, обуславливают тем самым биологическую непригодность вод.

Особое значение для водоснабжения имеют некоторые виды водорослей, продуцирующие ароматические вещества, обеспечивающие трудно устраняемые запах и вкус – рыбный, травянистый, затхлый, прелый, гераниевый, землистый, гнилостный и пр.

Ароматические водоросли встречаются среди диатомовых, зеленых, синезеленых, золотистых, пирофитовых.

При развитии астерионелл (Asterionella) у воды появляются землистый, гераниевый и рыбный запахи. Виды рода Synura способствуют возникновению огуречного и рыбного запахов, представители рода Melosira обеспечивают наличие запаха несвежего рыбьего жира, а при массовом развитии видов Anabaena и Aphanizomenon у воды появляются травянистый, настурциевый, гнилостный и плесневой запахи.

На продукцию ароматических веществ водорослями влияют концентрация азотсодержащих веществ, физиологическое состояние водоросли, наличие факторов, изменяющих процессы метаболизма, количество сбрасываемых в водоем промышленных и сточных вод.

Аминокислоты, продуцируемые такими водорослями как Anabaena cylindrical, Chlorella vulgaris, Navicula pelliculosa ингибируют процессы метаболизма водорослей и других организмов.

При массовом размножении водорослей – обрастателей возникают трудности в водоснабжении и эксплуатации водного транспорта и гидротехнических сооружений.

Обрастание водорослями водного транспорта ниже ватерлинии, вызывает замедление скорости передвижения этих судов. Массовой размножение диатомовых водорослей в толще морской воды обуславливает помутнение перископных линз подводных лодок.

Массовое развитие планктонных и бентосных водорослей вызывает механические помехи на гидротехнических сооружениях, уменьшает пропускную способность каналов, водохранилищ и других судоходных водоемов, существенно ухудшает качество воды по гидрохимическим и биологическим параметрам, приводит к нарушению работы водоочистных сооружений и способствует затруднению очистки воды на этих сооружениях

Массовое развитие микроскопических водорослей способствует увеличению расходов реагентов, применяемых для очистки воды и удалению трудно устраняемых запахов.

Микроскопические водоросли родов Cladophora, Enteromorpha, Spirogira, Oedogonium, Chara вызывают серьезные помехи в эксплуатации водоемов практически всех типов.

Массовое развитие водорослей способствует зарастанию водоемов и обрастанию водопроводов.

Водоросли представляют собой весьма обширную и неоднородную группу низших растений. Кроме того, они самые многочисленные на планете фотосинтезирующие организмы, которые весьма важны для нашей природы. Встретить водоросли можно повсюду. Обитают эти организмы в океанах, пресных водоемах и морях, а также на древесной коре и влажной почве.

Классификация

На сегодняшний день наука систематизировала более ста тысяч различных видов водорослей. Они, в свою очередь, подразделяются на десять групп в зависимости от характера окраски:

Сине-зеленые;

Золотистые;

Пирофитовые;

Желто-зеленые;

Диатомовые;

Красные;

Зеленые;

Эвгленовые;

Харовые.

Значение в биогеоценозах

Водоросли в водной среде являются основными производителями органических веществ. Они не только прямо, но и косвенно служат основным источником питания всех Известны некоторые горные породы (горючие сланцы, диатомиты и известняки), которые появились в прошлых геологических этапах в результате жизненного цикла этих фотосинтезирующих организмов.

Роль в природе

Для жизни на нашей планете морские растения являются просто необходимыми. Прежде всего, значение водорослей в природе обусловлено тем, что они являются пищей для многих организмов. Этими растениями питаются ракообразные и моллюски, рыбы и т.д.

Велико значение водорослей в природе и в качестве источника образования кислорода. На их долю приходится от тридцати до пятидесяти процентов этого ценного вещества, которое выделяется растительным миром нашей планеты.

Так же, как и наземная флора, избавляют атмосферу от проблемы избыточного объема углекислого газа. Порой их становится так много, что вода приобретает разнообразные цвета.

Водоросли великолепно адаптируются к самым различным условиям. Эти растения могут жить в дождевой воде, где количество солей минимально. Средой их обитания становятся и скалистые раскаленные поверхности, и водоемы высокогорных ледников. Обнаружить водоросли можно и в верхних почвенных слоях, куда с трудом проникает солнечный свет. Эти растения способны заселить безжизненные скалистые и почвенные субстраты. Значение водорослей в природе таких зон крайне велико. Эти уникальные растения создают условия для того, чтобы почвы были плодородными.

Значение водорослей в природе велико и для осуществления круговорота веществ. В первую очередь ими питаются ракообразные, которых позже поедают рыбы.

Красные водоросли

Практически все представители этих растений обитают в морях. Красные водоросли обладают значительной длиной, которая может достигать двух метров. Помимо хлорофилла у представителей этих видов морских растений в клеточках содержатся разнообразные пигменты. Их цвет и влияет на окраску самих водорослей. Как правило, пигменты у таких водорослей красные. Однако возможны розовые, синеватые и другие цвета.

Которые называют еще и багрянками, обладают хрупким и нежным телом. Окраска данных растений, от ярко-красного до практически черного, придает подводному царству несравненную красоту.

Практическое применение

Значение красных водорослей для человека весьма велико. Одну из разновидностей этих растений - хондрус, которая обитает в Северном море, - используют в качестве лекарства для излечения заболеваний дыхательных путей. Из красных водорослей добывается агар-агар, применяемый в кондитерском деле. Багрянки необходимы и микробиологам. В лабораторных условиях их используют для того, чтобы получить микробов.

Бурые водоросли

Этот вид для прибрежных зон является одним из самых основных источников получения органических веществ. Особенно это характерно для морей приполярных и умеренных поясов. В этих районах биомасса водорослей на один квадратный метр может достигать нескольких десятков килограмм.

Настоящие заросли образуют бурые водоросли. Значение этих «морских лесов» очень велико. Они являются не только укрытием, но и местом питания, а также размножения многих прибрежных животных. Помимо этого, бурые водоросли создают великолепные условия для того, чтобы в зоне их распространения размножались другие микро- и макроскопические водоросли.

Удивительные растения являются единственным в мире источником производства солей альгиновой кислоты - альгинатов. Это вещество способно впитать в себя до трехсот весовых единиц жидкости, в результате чего будет получен вязкий раствор. Эта способность позволяет использовать бурые водоросли в пищевой промышленности. Альгинаты, получаемые из них, добавляют в мороженое, консервы и фруктовые соки. К тому же данное вещество повышает при печатании качество книг, а также служит для придания стойкости цвета окрашиваемым тканям.

Альгинаты, производимые из бурых водорослей, нужны при производстве синтетических волокон и пластмасс. Они придают строительным материалам и лакокрасочным покрытиям стойкость к атмосферным воздействиям. Находят применение альгинаты и в качестве сырья при производстве высококачественных смазочных материалов для машин, растворимых хирургических нитей, паст и мазей в парфюмерной и фармацевтической промышленности. Издавна бурые водоросли употребляются в пищу. Особенно они почитаются в кулинарии народов Азиатских стран.

Зеленые водоросли

Этот вид водных растений имеет широкое распространение по всей нашей планете. Большинство зеленых водорослей встречается в пресных водоемах, но существует и немалое количество их морских форм. Есть такие виды этих растений, которые приспособились к наземному обитанию и к жизни в слоях почвы. Встретить зеленые водоросли можно и на скалах, на коре деревьев, а также на различных постройках. Обширные зоны развития этих растений способствуют «цветению» воды, снега, почвы, а также коры деревьев.

Велико значение зеленых водорослей в природе. Прежде всего это источник кислорода. Немаловажна роль этих растений и в очистке водоемов. Значение водорослей зеленого цвета сложно переоценить. Они перерабатывают углекислоту и которые растворены в воде, а также принимают участие в процессе синтеза органических веществ.

В настоящее время из этих представителей водной флоры получают различные питательные продукты. Используют их и в медицинских целях. Из зеленых водорослей выделяют особое вещество - хлореллин, который подавляет распространение в организме целого ряда патогенных бактерий. Не обошла вниманием эти растения и народная медицина. Зеленые типа применяются в болеутоляющих компрессах.

Благодаря обилию и широкому распространению водоросли имеют большое значение в отдельных экосистемах и в биосферном круговороте веществ. Биогеохимическая роль водорослей связана прежде всего с круговоротом кальция и кремния. Составляя основную часть "растительности" водной среды и участвуя в фотосинтезе, они служат одним из главных источников органического вещества в водоемах. В Мировом океане водоросли ежегодно создают около 550 млрд т биомассы (около ⅟4 всех органических веществ планеты). Их урожайность оценивают здесь в 1,3-2,0 т сухого вещества на 1 га поверхности воды за год. Огромна их роль в питании обитателей вод, особенно рыб, а также в обогащении гидросферы и атмосферы Земли кислородом.

Некоторые водоросли вместе с гетеротрофными организмами осуществляют процессы естественного самоочищения сточных и загрязненных вод. Многие из них – индикаторы загрязнения и засоления местообитаний. Почвенные водоросли активно участвуют в почвообразовании.

Водоросли можно использовать непосредственно в качестве пищевых продуктов или как сырье для получения различных веществ, ценных для человека. Некоторые бурые водоросли применяют как удобрения и для кормления домашних животных. Водоросли питательны, богаты витаминами, солями йода и брома. Морскую капусту (ламинарию) рекомендуют при склерозе, нарушении деятельности щитовидной железы, как легкое слабительное.

Морские водоросли – сырье для некоторых отраслей промышленности. Наиболее важные продукты, получаемые из них – агар-агар и альгин. Агар широко применяется в пищевой, бумажной, фармацевтической, текстильной и других отраслях промышленности. Незаменим агар в микробиологических исследованиях при культивировании микроорганизмов. В России агар получают из анфельции, добываемой в Белом и дальневосточных морях. Альгин и альгинаты, извлекаемые из бурых водорослей, обладают превосходными клеящими свойствами. Их добавляют в пищевые продукты, в таблетки при изготовлении лекарственных препаратов, используют при выделке кож, при производстве бумаги и тканей. Из альгинатов делают и растворимые нити, используемые в хирургии. Возможности практического использования водорослей еще далеко не исчерпаны.

36. Значение грибов в природе и жизни человека.

Люди давно и широко используют грибы как продукт питания. Грибы богаты белками, кроме того, в них содержатся жиры, минеральные вещества, микроэлементы - железо, кальций, цинк, йод, калий, фосфор. При этом шляпки содержат больше фосфора, чем ножки.

В нашей стране насчитывается около 300 видов съедобных грибов. Однако число видов, употребляемых в пищу, обычно невелико. Большинство съедобных грибов малоизвестно, например, гриб-зонтик, некоторые виды рядовок и т.д. Лучшие съедобные грибы - белый гриб, подосиновик, подберезовик, маслята, грузди, рыжики, осенний опенок. Среди грибов есть и ядовитые, но их сравнительно немного. В первую очередь следует назвать бледную поганку и вонючий мухомор - смертельно ядовитые грибы, против которых нет надежного противоядия. В разной степени ядовиты мухомор красный, мухомор пантерный, мухомор порфировый, мухомор поганковидный, некоторые виды волоконниц и др. Некоторые ядовитые грибы трудно отличить от съедобных, поэтому никогда не надо употреблять в пищу незнакомые виды грибов.

Многие грибы, особенно микроскопические, образуют физиологически активные вещества. К ним относятся антибиотики, витамины (в том числе из группы фолиевых), органические кислоты (лимонная и др.), ряд ферментных препаратов, галлюциногены и т.п. Некоторые такого рода вещества получают в промышленных масштабах для лечения человека и животных или для других нужд народного хозяйства (пенициллин, лимонная кислота и др.). Псилоцибин и псилоцин, продуцируемые грибами из рода Psilocybe, врачи пытаются применять для лечения психических заболеваний. Препараты из чаги (стерильная форма одного из видов трутовиков) увеличивают сопротивляемость раку и используются для лечения язвенной болезни, гастритов и других желудочно-кишечных заболеваний. Вытяжки из плодовых тел некоторых видов маразмиусов (негниючников) подавляют рост туберкулезной палочки. Фермент руссулин, вырабатываемый одним из видов сыроежек, используется при производстве сыра.

Однако грибы имеют значение не только как пищевые продукты или продуценты лекарственных веществ. Они играют большую роль в круговороте веществ в природе. Обладая богатым ферментным аппаратом, грибы активно разлагают попадающие в почву остатки животных и растений, способствуя образованию плодородного слоя почвы. В этих процессах участвуют как напочвенные макромицеты, так и многие микроскопические грибы.

Большое значение в жизни древесных пород имеют грибы-микоризообразователи.

В последние годы развивалась новая отрасль микологии (науки о грибах) - учение о биоповреждениях промышленных изделий и материалов микроорганизмами, особенно грибами. Под воздействием грибов разрушается бумага и изделия из нее, приходят в негодность нефтяные масла и топливо, лаки, краски, повреждаются оптические изделия, произведения искусства и многое другое.

Особый раздел науки о грибах - учение о грибных токсинах, образуемых как микро-, так и макромицетами. Заражение пищевых продуктов некоторыми грибами (например, фузариями) приводит к их интоксикации, а употребление таких продуктов в пищу - к отравлениям.

Значение водорослей. Водоросли находят все более широкое применение в различных отраслях хозяйства: как пищевые продукты, как кормовые концентраты, для получения химических соединений, в том числе биологически активных веществ и медицинских препаратов.

Они могут использоваться в качестве индикаторов состояния водоёма, являются биоиндикаторами, а также начальным звеном в трофической цепи экосистемы водоёма.

Водоросли можно считать первичным источником пищи для всех водных животных. Благодаря присутствию хлорофилла они синтезируют из неорганических веществ органические. Водоросли служат кормом для водоплавающих птиц. Муку из водорослей используют на корм сельскохозяйственным животным.

Хозяйственное значение водорослей заключается в их непосредственном использовании в качестве пищевых продуктов или сырья для получения различных веществ, ценных для человека. Из многочисленных видов водорослей съедобными в настоящее время считаются восемьдесят. Порфира считается деликатесом во многих приморских странах. В Японии насчитывается более 300 наименований блюд из морской капусты. По статистическим данным, только сырых водорослей японцы съедают в год лишь в 35 раз меньше по весу, чем риса, который, как известно, в этой стране считается «блюдом номер один».

Бурые и красные водоросли – источник получения агар-агара, желеобразного вещества, употребляемого в кондитерской, бумажной, фармацевтической промышленности и в микробиологии.

Водоросли – ценное удобрение, и морские макрофиты с давних времен используются для подкормки растений. Водорослевые удобрения получили широкое распространение в Ирландии, Шотландии, Норвегии, Франции.

Почвенные водоросли могут во многом определять плодородие участка, а развитие на голых камнях лишайников считается первой стадией почвообразовательного процесса.

Зола водорослей – сырье для получения брома и йода. Со времени открытия йода (середина XIX века) Норвегия и Шотландия извлекали его почти исключительно из донных растений. Во время первой мировой войны, когда потребность в препаратах йода резко возросла, японские заводы, переработав миллионы тонн сырых водорослей, получили около 600 т йода. Диатомит применяется в составе абразивных порошков и фильтров, а также служит теплоизоляционным материалом, заменяющим асбест.

Отрицательное воздействие водорослей. Для человека водоросли могут быть очень полезными и очень вредными, вызывать ряд болезней, т. к. могут создавать серьёзные проблемы, связанные с отравлением водоёмов, нарушением работы гидротехнических сооружений, обрастаниями на судах и т. д. Они загрязняют источники воды, часто придавая им неприятный вкус и запах.

Некоторые водоросли, особенно в периоды своего «цветения», портят места, отведённые для купания. Многие морские макрофиты во время штормов отрываются от субстрата и выбрасываются волнами и ветром на пляж, буквально заваливая его своей гниющей массой. В их плотных скоплениях могут запутываться мальки рыб. Несколько видов водорослей, попадая в организм животных, вызывают отравления, иногда смертельные. Другие оказываются сущим бедствием в теплицах или повреждают листья растений.

Несомненно, для человека важно здоровье. И среди водорослей встречаются возбудители болезней, о которых человек должен знать. Чаще всего это водоросли бесхлорофилльные, например водоросль Prototheca. Они вызывают прототекоз, который проявляется в поражении кожи, подкожных инфильтратах; иногда поражаются суставы. Встречается у собак, у крупного рогатого скота. Борьба с прототекозом сложная, т. к. водоросль устойчива к антибиотикам. Но все же она изличима (амфотерицин В + тетрациклин).

Возможны силикозы из-за вдыхания диатомовой земли. Кроме непосредственного влияния самой водоросли действуют и её токсины. Попадая в организм, они вызывают отравление и даже смерть. Мы уже отмечали токсичность синезелёных водорослей, особенно вредное «цветение» воды. Очень опасно для животных и человека «цветение» воды с участием Anabaena flos-aquae, дающее тяжёлые последствия (токсины могут вызывать некрозы печени, гастероэнтерит, дерматит). Также есть токсичные водоросли среди Dinophyta , вызывающие «красные» приливы (гимнодинизм у берегов Флориды).

к 90-летию кафедры гидробиологии МГУ

Мир водорослей настолько разнообразен, что невозможно найти место на нашей планете, где бы ни встречались эти растения. Водоросли обитают везде: в океанах, морях, реках, озерах, на почве, скалах, деревьях. Даже в снегу и горячих источниках можно встретить эти удивительные растения.

Мы подготовили серию статей об экологических особенностях этих водорослей.

Роль водорослей в природе колоссальная. Они являются первопищей для многих организмов, в первую очередь ракообразных с фильтрационным типом питания. Рачков в свою очередь поедают рыбы. На долю водорослей приходится от 30 до 50% выделяемого растениями кислорода (по сведениям разных авторов). Водоросли, также как и наземные растения, помогают нам решать проблему избыточного количества углекислого газа в атмосфере. Порой они развиваются в таких больших количествах, что окрашивают воду в различные цвета.

В третьих – водоросли очень красивые существа. К примеру, диатомовые водоросли (на микрофотографии морские центрические диатомеи) являются обширной группой одноклеточных морских и пресноводных водорослей. Обратите внимание на радиальную симметрию, которая взята за основу в систематике этой группы водорослей. Они являются пищей для криля, которым в свою очередь питаются рыбы, киты, птицы и другие морские существа.

Способность водорослей адаптироваться к разнообразным условиям уникальна. Они живут в дождевой воде с минимальным количеством солей, в соленых и сверхсоленых водоемах, на высокогорных льдах и поверхности раскаленных скал. Водоросли обнаруживаются даже в верхних слоях почвы, куда едва проникает солнечный свет. Они первыми заселяют безжизненный субстрат скал и почв, создавая условия для дальнейшего развития плодородия почв.

Водоросли, как и все растения, на свету синтезируют органические вещества. И в то же время многие их них способны жить за счет гетеротрофного питания, т.е. потреблять уже готовые органические вещества.

Благодаря широкому распространению, водоросли играют важную роль в круговороте веществ в природе. Водоросли водоемов являются основной пищей планктонных, бентосных (донных) организмов, некоторых видов рыб.

Многие виды водорослей (особенно красные и бурые) с давних пор используются человеком в пищу. Из водорослей получают агар-агар, альгинат натрия, некоторые кислоты, используемые во многих отраслях промышленности. Выброшенные на берег водоросли с давних пор используются в виде кормовых добавок в пищу сельскохозяйственным животным и птице, а после перегнивания – в качестве удобрения для растений.

Развитие промышленности требует новых источников органических и неорганических веществ. Возрастающие потребности способствуют интенсивному культивированию в морях многих видов водорослей. Человеком получены различные штаммы микроскопических водорослей, богатых белками, жирами, углеводами. Некоторые виды водорослей используются в качестве пищевых добавок для человека, в качестве корма животным и птицам. Водоросли используются для получения из них метана.

Водоросли, как и указывает название, – это растения, обитающие в воде. В ботанике термин «водоросли» применяют в более узком смысле, применительно к низшим, лишенным расчленения на стебель и листья, фотосинтезирующим растениям. Это связано с тем, что в воде обитают и высшие водные растения.

Однако значительная часть водорослей встречается и на суше: на поверхности и приповерхностном слое почвы, на скалах, стволах деревьев, постройках и даже … в волосах белых медведей, живущих в зоопарках или волосах ленивцев, обитающих во влажных лесах Южной Америки. Однако жизнь этих растений как бы то ни было связана с водой.

Эти водоросли легко переносят высыхание, промерзание и очень быстро оживают при малейшем увлажнении. Стоит появиться достаточному количеству влаги, как поверхность предметов покрывается зеленым или красным (в зависимости от видового состава) налетом.

Некоторые водоросли обитают в качестве симбионтов внутри организма некоторых животных (простейших, кораллов, червей, моллюсков и др.). Есть виды водорослей встречающихся во льдах (на нижней или верхней поверхности) и горячих источниках. Так что термин «водоросли» представляет собой скорее экологическое понятие, означая жизненную форму растительных организмов, объединенных в одну группу образом жизни.

Цветов и семян у водорослей нет. Тело водорослей – слоевище или таллом (от греч. «таллос » – молодая ветка, побег) – по своему строению значительно проще, чем у мхов, папоротников и других наземных растений, часто отсутствует дифференциация клеток на ткани. Споры – органы размножения водорослей, как правило, лишены твердой оболочки. Клеточная стенка водорослей состоит из целлюлозы, пектиновых веществ, кремнийорганических соединений (у диатомовых водорослей), альгина и фуцина (бурые водоросли). В качестве запасных веществ представлены крахмал, гликоген, полисахариды, липиды.

На основании различий в строении клетки (ядерного аппарата, набора пигментов, клеточной оболочки, запасных веществ и др.) различают прокариотические и эукариотические водоросли. У прокариотов (от лат. «про » – перед, раньше, вместо и греч. «карион » – ядро) клетки не имеют ограниченного мембраной ядра. К ним относятся все бактерии и синезеленые водоросли (или же Cyanobacteria – цианобактерии). У эукариотов (от греч. «эу » – хорошо, полностью и «карион » – ядро) клетки содержат оформленное ядро. К эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие.

Водоросли объединены в отделы, названия которых в основном совпадают с характером их окраски, а у некоторых – и с особенностями строения.

Прокариотические водоросли (Pro c aryota):

1. Сине-зеленые водоросли (Cyanophyta);

2. Прокариотические (первичные) зеленые водоросли (Prochlorophyta).

Эукариотические водоросли (Eukaryota):

1. Эвгленовые водоросли (Euglenophyta);

2. Динофитовые водоросли (Dinophyta);

3. Криптофитовые водоросли (Cryptophyta);

4. Рафидофитовые водоросли (Raphidophyta);

5. Золотистые водоросли (Chrysophyta);

6. Диатомовые водоросли (Bacillariophyta);

7. Желтозеленые водоросли (Xanthophyta);

8. Красные водоросли (Rhodophyta);

9. Бурые водоросли (Phaeophyta);

10. Зеленые водоросли (Chlorophyta);

11. Харовые водоросли (Charophyta).

Необходимо отметить, что систематика водорослей полностью не устоялась, поэтому некоторые исследователи используют иную систематику, немного отличающуюся от приведенной выше.

Несмотря на то, что история изучения водорослей насчитывает несколько столетий, среди специалистов все еще нет единого мнения относительно положения их в общей классификации. Это в первую очередь относится к сине-зеленым, а также ко всем тем водорослям, которые снабжены органами движения, – жгутиками (почти все Euglenophyta, большая часть Dinophyta, отдельные классы Xanthophyta, Chlorophyta).

Синезеленые и прокариотические зеленые водоросли относят к прокариотам (т.е. к неядерным организмам), так как их клетки лишены оформленного ядра.

Отдел прокариотические (первичные) зеленые водоросли выделен в отдельную группу совсем недавно (1976 г.) после описания одного рода Prochloron и одного входящего в него вида Р. didemni (Lewin.). Эта группа водорослей занимает промежуточное положение между прокариотами – бактериями и cине-зелеными водорослями, с одной стороны, и эукариотами (ядерными организмами) – зелеными водорослями. С бактериями их роднит отсутствие оформленного ядра, с сине-зелеными – отсутствие ядра и способность к фотосинтезу, с зелеными – наличие хлорофилла «b». Разными исследователями вопрос о систематической определенности этой малочисленной группы водорослей решается по-разному, в зависимости от взятого за основу критерия.

В последнее время сине-зеленые водоросли Cyanophyta стали относить к бактериальным, а не к растительным организмам по ряду признаков (в ботанической литературе чаще всего используется термин «сине-зеленые водоросли», а в микробиологической – «цианобактерии»). У Cyanophyta, в отличие от эукариот, нет оформленного ядра, что сближает их с другими прокариотами, основу клеточных стенок составляет гликопептид муреин, половой процесс или отсутствует, или протекает по типу коньюгации, т.е. слияния протопластов двух вегетативных клеток.

Жгутиковые формы имеют признаки, как растений, так и животных, что послужило поводом для объединения их всех в общую систематическую группу «жгутиковых организмов» и включения их в систему животного мира. В отличие от животных-жгутиконосцев, водоросли имеют хлорофилл и хроматофоры (от греч. «хрома » – цвет, «форео » – несу). Однако в темноте они могут утрачивать пигменты, становятся бесцветными и существуют за счет поглощения растворенных в воде органических веществ. Некоторые виды одноклеточных водорослей (из Dinophyta) способны, подобно простейшим, захватывать органические частицы.

Наука, изучающая водоросли, – альгология (от лат. «альга » – водоросли, «логос » – наука) – рассматривает вопросы систематики, морфологии, физиологии, экологии водорослей и их практическое значение. Альгология является одним из разделов ботаники, тесно связана с микробиологией и гидробиологией.

При реализации проекта использованы средства государственной поддержки, выделенные в качестве гранта в соответствии c распоряжением Президента Российской Федерации от 29.03.2013 № 115-рп») и на основании конкурса, проведенного Обществом «Знание» России.

А.П.Садчиков,
профессор МГУ имени М.В.Ломоносова,
вице-президент Московского общества
испытателей природы
(http://www.moip.msu.ru)

.
.
.