Доклад: Сине-зеленые водоросли
Министерство общего и среднего
профессионального образования РФ
Каменск-Уральскийполитехнический колледж
РЕФЕРАТ ПО БИОЛОГИИ
на тему:
«Отделсине-зеленые водоросли.»
Выполнил студент
группы М03– 11
Кокшаров Павел.
Проверил преподаватель
ОсинцеваА.И.
2004
Содержание стр.
1. Строение сине-зеленых водорослей……………...3-5
2. Размножение……………………………………...5-6
3. Распространение в природе………………………..6
4. Роль их в природе, хозяйственноезначение……6-7
5. Сине-зеленая водоросль AnabaenaCyanophyta…7-8
6. Литература…………………………………………..9
Сине-зеленые водоросли, цианеи (Cyanophyta), отдел водорослей; относятся кпрокариотам. Водоросли – это низшие споровые растения, содержащие в своих клеткаххлорофилл и живущие преимущественно в воде. В морфологическом отношении для водорослейнаиболее существенным признаком является отсутствие тела, расчлененного настебли, листья и корни. Их тело обозначают как слоевище (или таллом).Размножаются они вегетативно или с помощью спор, т. е. относятся к споровымрастениям. В физиологическом отношении водоросли резко отличаются от другихгрупп низших растений наличием хлорофилла, благодаря которому они способныассимилировать углекислый газ, т. е. питаться фотоавтотрофно. Процесс светового и углеродногопитания растений получил название фотосинтеза и в общем виде может быть записанследующим суммарным уравнением:
свет
хлорофилл
6CO2+12H2O¾¾¾>C6H2O6+6H2O+2815680Дж
Из уравнения видно, что на каждые 6 грамм-молекул углекислоты и воды синтезируетсяграмм-молекула глюкозы (C6H2O6), выделяется6 грамм-молекул кислорода и накапливается 2815680 Дж энергии. Таким образом,функция фотосинтеза растений является, по существу, биохимическим процессомпреобразования световой энергии в химическую.
/> В отличие от водорослей бактерии, имеющиезеленую окраску, содержат пигмент, близкий к хлорофиллу, но не тождественныйему. Водоросли, даже простейшие из них – сине-зеленые, являются первыми организмами,у которых в процессе эволюции появилась способность осуществлять фотосинтез сиспользованием воды в качестве источника (донора) водорода и выделениемсвободного кислорода, т. е. процесс, свойственный высшим растениям. Второйособенностью питания водорослей и других фотосинтезирующих растений является способностьусваивать азот, серу, фосфор, калий и другие минеральные элементы в виде ионовминеральных солей и использовать их для синтеза таких важных компонентов живойклетки, как аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты, макроэргические соединения,вещества вторичного обмена. Среди водорослей есть виды, которые являются строгимифотосинтетиками (из сине-зеленых – анабены, некоторые штаммы ностоков). Многиеводоросли в определенных условиях могут легко переключаться с фотоавтотрофногоспособа питания на ассимиляцию различных органических соединений,
т. е. осуществлять гетеро- илифотогетеротрофный типы питания.
У сине-зеленых водорослей,как и у бактерий, ядерный материал не отграничен мембраной от остальногосодержимого клетки, внутренний слой клеточной оболочки состоит из муреина ичувствителен к действию фермента лизоцима. Для сине-зеленых водорослейхарактерна сине-зелёная окраска, но встречается розовая и почти чёрная, чтосвязано с наличием пигментов: хлорофилла а, фикобилинов (голубого — фикоциана икрасного — фикоэритрина) и каротиноидов. Среди сине-зеленых водорослей имеютсяодноклеточные, колониальные и многоклеточные (нитчатые) организмы, обычномикроскопические, реже образующие шарики, корочки и кустики размером до 10 см.Некоторые нитчатые сине-зеленые водоросли способны передвигаться путёмскольжения. Протопласт сине-зеленых водорослей состоит из внешнего окрашенногослоя — хроматоплазмы — и бесцветной внутренней части — центроплазмы. Вхроматоплазме находятся ламеллы (пластинки), осуществляющие фотосинтез; они расположеныконцентрическими слоями вдоль оболочки. Центроплазма содержит ядерное вещество,рибосомы, запасные вещества (гранулы волютина, зёрна цианофицина с липопротеидами)и тельца, состоящие из гликопротеидов; у планктонных видов имеются газовыевакуоли. Хлоропласты и митохондрии у сине-зеленых водорослей отсутствуют. Поперечныеперегородки нитчатых сине-зеленых водорослей снабжены плазмодесмами. Некоторыенитчатые сине-зеленые водоросли имеют гетероцисты — бесцветные клетки,изолированные от вегетативных клеток «пробками» в плазмодесмах.
/> Основная структурная единица тела водорослей –клетка. Уникальную группу составляют сифоновые водоросли: у них таллом неразделен на клетки, однако в цикле развития имеются одноклеточные стадии.
Многоклеточные формывозникли после того, как клетка проделала длительный и сложный путь развития вкачестве самостоятельного организма. Переход от одноклеточного к многоклеточномусостоянию сопровождался потерей индивидуальности и связанным с этими изменениямив структуре и функции клетки. С возникновением многоклеточности связаны дифференцировкаи специализация клеток в талломе, что следует рассматривать как первый шаг напути становления тканей и органов.
Существует огромноемногообразие форм (шаровидные, грушевидные, яйцевидные, веретеновидные,спиралевидные, цилиндрические и др.) и размеров (от нескольких микрометров)водорослевой клетки.
Различают размножениевегетативное, бесполое и половое.
В е г е т а т и в н о е – деление особей надвое. Иногда делению предшествует отмирание отдельныхклеток; акинеты (иногда их называют спорами) – клетки, способные переживатьнеблагоприятные условия у нитчатых сине-зеленых. Вегетативное размножение – однаиз форм бесполого размножения.
Б е с п о л о е размножение сопровождается делением протопласта клетки на части и выходомпродуктов деления из оболочки материнской клетки. Бесполое размножениепроисходит посредством спор или зооспор (спор со жгутиками). Они образуются вклетках, не отличающихся по форме от других клеток, или в особых клетках –спорангиях, которые могут иметь другую форму и размеры, чем вегетативные.Главное отличие спорангиев от других клеток заключается в том, что онивозникают как выросты обычных клеток и выполняют только функцию образованияспор.
Типы спор: 1)апланоспоры – споры, одевающиеся оболочкой внутри материнской клетки; 2)автоспоры – апланоспоры, которые в материнской клетке приобретают подобную имформу. По количеству их в спорангиях различают тетраспоры, биоспоры и моноспоры.
Споры и зооспоры обычновходят в воду через отверстие в стенке спорангия целой группой, окруженныеслизистой оболочкой, которая вскоре расплывается.
П о л о в о е размножение заключается в слиянии двух клеток (гамет), в результате чегообразуется зигота, вырастающая в новую особь или дающая зооспоры. Типы половогоразмножения: 1) соединение содержимого двух вегетативных клеток; 2) образованиевнутри клеток специализированных половых клеток – гамет. Вместилища гаметназываются гаметангиями. В зависимости от относительных размеров гаметразличают: а) изогамию – гаметы одинаковой формы и величины; б) гетерогамию –женская гамета крупнее мужской, но сходна с нею; в) оогамию – женская гамета(яйцеклетка) лишена жгутиков, неподвижна, значительно крупнее мужской; г)автогамию – особый тип полового процесса, заключающийся в том, что ядро клеткипредварительно делится с мейозом на 4 ядра, два из них разрушаются, аоставшиеся два сливаются, вновь образуя диплоидное ядро. Автогамия несопровождается увеличением числа особей, а лишь их омоложением.
В результате слияния гаметобразуется зигота, жгутики отпадают, появляется оболочка. В зиготе происходитслияние двух ядер – она диплоидна.
/> По условиям существования водоросли можноразделить на две группы: живущие в воде и живущие вне воды.
Водные организмы делятсяна планктонные, бентические, перифитонные, нейстонные. Водоросли, живущие вневоды, разделяются на аэрофитон и почвенные.
Сине-зеленые водоросливходят в состав планктона и бентоса пресных вод и морей, живут на поверхностипочвы, в горячих источниках с температурой воды до 80 °С, на снегу — в полярныхобластях и в горах; ряд видов обитает в известковом субстрате («сверлящиеводоросли»), некоторые сине-зеленые водоросли — компоненты лишайников и симбионтыпростейших животных и наземных растений (мохообразных и цикадовых). В наибольшихколичествах сине-зеленые водоросли развиваются в пресных водах, иногда вызываяцветение воды в водохранилищах, что приводит к гибели рыб.
Водоросли – одни издревнейших организмов, населяющих нашу планету. В прошлые геологические эпохи,как и в настоящее время, водоросли населяли океаны, реки, озера и другие водоемы.Обогатив атмосферу кислородом, они вызвали к жизни разнообразный мир животных испособствовали развитию аэробных бактерий; они явились родоначальникамирастений, заселивших сушу, и создали мощные толщи горных пород.
Водоросли, как и высшиерастения на суше, – источник органических веществ, продуценты кислорода вводоемах. Вследствие деятельности сине-зеленых водорослей (и других тоже)образуются горные породы. Сверлящие сине-зеленые, разрушая горные породы, участвуютв образовании первичных почв. В комплексе с другими организмами (бактериями,грибами) водоросли принимают участие в процессе самоочищения воды.
Однако, развиваясь вбольшом количестве, сине-зеленые водоросли могут приводить к «цветению воды», вовремя которого значительное количество организмов оседает на дно, усиливаютсяпроцессы гниения, резко уменьшается количество кислорода и повышаетсяконцентрация углекислого газа. Это приводит к летнему замору рыб. «Цветение»резко отражается на водоснабжении (забиваются фильтры, вода приобретает неприятныйвкус и запах).
/> В сельском хозяйстве водоросли используются какорганические удобрения (азотофиксирующие сине-зеленые водоросли, их массы собираютво время «цветения» водоемов). Сине-зеленые водоросли обусловливают образованиегумуса, улучшают аэрацию почвы, влияют на ее структуру.
Водоросли являютсясырьем для получения ценных органических веществ: спиртов, аммиака, лаков,органических кислот и т. п.; йода, каротина, биологически активных веществ. Используютсяв микробиологической промышленности, космических исследованиях. Морскиеводоросли используют в пищевой промышленности и при изготовлении различных лекарств.
В санитарнойгидробиологии сине-зеленые водоросли используются как индикаторы, показывающиестепень загрязнения воды органическими веществами. Водоросли применяют приочистке промышленных вод.
Рассмотрим отдельногопредставителя отдела сине-зеленых водорослей – анабену (Anabaena Cyanophyta).
Анабена — многоклеточная водоросль. Она живетна почве, и для фотосинтеза ей необходим солнечный свет. Сине-зеленые водорослинеприхотливы и не требуют каких-то особых условий для роста, но водород образуюттолько тогда, когда в окружающей среде нет кислорода. Поэтому, чтобы получитьводород, их выращивают в аргоне. Водоросли при фотосинтезе вместе с водородомвыделяют кислород, который мешает образованию водорода. К тому же такой процессдорог. Поэтому производство водорода обычными сине-зелеными водорослями невыгодно.
Ситуация изменилась, когда на кафедре генетикии селекции биологического факультета МГУ получили штамм РК84, выделявшийводород в воздухе. Ученые Института фундаментальных проблем биологии РАН нашлиусловия (в частности, уровень освещенности), при которых водоросль хорошо рослаи давала много водорода. Интересно, что в биореакторе, где росла водоросль,концентрация выделяемого ею кислорода вдвое превысила атмосферную, но это непомешало синтезу водорода. Сотрудники Института фундаментальных проблем биологииРАН, изучив мутантный штамм анабены РК84, заключили, что это пока лучшийпреобразователь солнечной энергии в энергию водорода.
Ученые считают, что этот штамм анабены можноиспользовать для получения водорода. Однако, по словам ученых, прежде необходимоизучить, как эта водоросль будет работать в природных условиях, и оценитьэффективность, с которой она преобразует энергию света в энергию водорода.
ЛИТЕРАТУРА
«Жизнь растений – водоросли» А.А. Фёдоров, А.Л. Курсанов, Н.В.Циуин, М.В. Горленко, С.Р. Жилин.
«Ботаника» М.Е. Павлова, В.А. Сурков
Москва — Просвещение — 1977 год «Ботанический атлас» Н.А.Монтеверди
«Малая современная энциклопедия» Б.А. Введенский (27 октября 1958года)