Отдел Rodophyta (Красные водоросли)

 

Реферат

 

НА ТЕМУ: Отдел Rodophyta (Красные водоросли)

 

Оглавление

Оглавление……………………………………………………..………………………………...1

1.Отдел Rhodophyta (Красные водоросли) ..……….…………………...……...........................2

2.Общая характеристика………………………….……………………………………………..3

3.Размножение……………………………………………………………………………………4

4.Жизненный  цикл……………………………………………………………………………….4

5.Систематика……………………………………………………………………………………5

6.Экология и  значение………………………………………………….………………….…….5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отдел Rhodophyta (Красные водоросли)

Название   отдела    происходит   от греческого слова rhodon ("родон") – розовый. Окраска красных    водорослей   обусловлена    различным    сочетанием  пигментов. Она бывает от серого  и фиолетового до   почти черного цвета, а также включает все оттенки красного и розового. Красные  водоросли,  обитающие   в  сильно  освещенных  местах,  окрашены   в желтый,  коричневый  или  черный  цвет  из-за присутствия в клетках большого количества фотозащищающих     каротиноидов.    Объединяет    одноклеточные,        колониальные    и многоклеточные   организмы  с   коккоидным,    нитчатым,     псевдопаренхиматозным     и паренхиматозным    типами   структуры тела.  Для всех представителей характерно полное отсутствие   жгутиковых    стадий    в    жизненном   цикле. Форма таллома разнообразная:  нитчатая,   кустистая,    корковидная,    пластинчатая,  пузыревидная,    мешковидная и др. Обитают   главным   образом   в   морях   и океанах (обычно прикрепленные формы), реже встречаются в пресных водах. Известно около 4 тысяч видов.

Строение клетки.    Клетка   у   красных   водорослей   эукариотная:   имеет    оформленные  органеллы с собственными мембранами: ядро, митохондрии, пластиды, аппарат  Гольджи и другие.   В клетках  красных водорослей встречается  от одной до многих пластид. Между клетками  имеются поровые соединения. Помимо наружной клеточной мембраны, клетки родофит имеют особое образование – клеточную стенку.

Ядро чаще всего  одно, но имеются и многоядерные представители. Ядра красных водорослей мелкие. Для некоторых видов известна эндоредупликация, или репликация ядерного генома без митоза. Она приводит к полиплоидии, или кратному увеличению набора хромосом в клетках. Митохондрии с уплощенными кристами.

Хлоропласты красных  водорослей различной формы, они  обычно расположены вдоль клеточных стенок, или париетально (т.е  тесно связан со стенкой тела). Эти пластиды в основном дисковидные и лентовидные. Форма хлоропластов может меняться в зависимости от возраста водоросли. Каждый хлоропласт окружен своей собственной двухмембранной оболочкой, хлоропластная эндоплазматическая сеть отсутствует. Тилакоиды в хлоропластах одиночные, не собраны в группы и лежат на одинаковом расстоянии друг от друга. Один или два тилакоида расположены обычно по периферии хлоропласта параллельно его оболочке. Хлоропластная ДНК имеется в виде маленьких нуклеоидов, разбросанных по всей строме хлоропласта. Каждый нуклеоид содержит несколько кольцевых молекул хлоропластной ДНК.

Из хлорофиллов  в пластидах красных водорослей присутствует только хлорофилл а, который маскируется дополнительными пигментами – фикобилинами: красным фикоэритрином, синими фикоцианином и аллофикоцианином. Эти фикобилины локализованы на поверхности тилакоидов в особых образованиях – фикобилисомах полусферической и полудисковидной формы.

Клеточная стенка состоит из структурной фибриллярной фракции и аморфного матрикса. Прочность клеточной стенке придают  фибриллы из целлюлозы, которые у  красных водорослей образуют неправильную сеть. Наиболее важными веществами полисахаридного аморфного матрикса являются агар, агароиды, каррагинан. Эти вещества синтезируются в цистернах аппарата Гольджи, затем транспортируются к клеточной поверхности и встраиваются в стенку. На их долю приходится до 70 % сухого веса клеточной стенки. У ряда красных водорослей поверх клеточной стенки может располагаться кутикула, состоящая главным образом из белка. Среди багрянок имеются виды с обызвествленными оболочками: в них откладывается кальцит или арагонит. Инкрустироваться может часть таллома или весь таллом.

Общая характеристика

Почти все красные  водоросли являются фототрофами  и строят свое тело с помощью фотосинтеза. Продукты фотосинтеза – особый багрянковый  крахмал, который откладывается  в цитоплазме, а не в хлоропласте, как у зеленых водорослей. Багрянковый  крахмал дает с йодом ярко-красное окрашивание. Важный запасной продукт – низкомолекулярный углеводород флоридозид. Его содержание в талломах некоторых представителей может превышать 10 % от величины сухого веса. Он выполняет осморегуляторную функцию. Помимо красных водорослей, флоридозид встречается у цианобактерий и криптомонад. Его концентрация в клетках увеличивается с увеличением солёности среды. Некоторые багрянки могут также запасать многоатомные спирты.

 

Большинство видов  красных водорослей – многоклеточные сложноустроенные организмы, размеры которых могут достигать  1–2 метров и только примитивные представители имеют одноклеточное или колониальное строение (рис. 1). Встречаются как однолетние, так и многолетние виды, возраст которых обычно составляет 3–6 лет. Форма тела багрянок весьма разнообразна. Она бывает: нитевидная (волосовидная или грубая), пластинчатая цельная или сложно рассеченная с выростами по краю, цилиндрическая, корковидная (корки, пленки, прижатые к субстрату), коралловидная. Многообразие внешних форм красных водорослей сводится к нескольким типам дифференциации таллома: коккоидный, нитчатый, разнонитчатый, ложнотканевый и тканевый. Прикрепляются талломы родофит ризоидами или подошвой.

 

Наиболее сложно устроены талломы Флоридеевых водорослей. Их слоевища имеют признаки тканевой дифференцировки со специализацией клеток. В их талломе можно различить: кору, состоящую из нескольких слоев интенсивно окрашенных клеток; сердцевину, состоящую из бесцветных клеток, часто собранных в нити. Сердцевина выполняет не только транспортную функцию, но и механическую, поскольку в ней находятся нити с толстыми продольными стенками. Между корой и сердцевиной у многих красных водорослей может находиться промежуточный слой из крупных бесцветных клеток. Рост слоевища чаще всего интеркалярный (вставочный) и апикальный (верхушечный), реже базальный.

 

 

Размножение

У красных водорослей встречается три способа размножения: вегетативное, бесполое и половое.

Бесполое размножение осуществляется с помощью различных спор. Споры могут располагаться в спорангии по одной, две и четыре; они называются соответственно моноспоры, биспоры и тетраспоры. Тетраспоры могут располагаться в тетраспорангиях по-разному: друг над другом – линейно, или зонально, крестообразно и в углах тетраэдра (рис. 2).

Половое воспроизведение у красных водорослей оогамное, оно имеет ряд особенностей, не встречающихся у других групп водорослей. Мужские половые клетки – спермации, лишены жгутиков и пассивно с током воды переносятся к женским половым органам – карпогонам. Карпогон красных водорослей имеет вид колбы и состоит из расширенной нижней части (брюшка) и вытянутой верхней – трихогины, которая служит для улавливания спермациев. У большинства красных водорослей карпогон формируется на конце короткой ветви, называемой карпогонной ветвью. Клетка, дающая начало карпогонной ветви, называется поддерживающей.

Спермации формируются по одному в сперматангиях, которые  в свою очередь образуются на материнских  клетках. Зрелый спермаций одноядерный  и лишен жесткой клеточной стенки, окружен слизью, может содержать хлоропласты. Спермаций пассивно переносится токами воды, контактирует с трихогиной, которая расположена над поверхностью женского гаметофита. Стенки спермациев и трихогины в месте контакта растворяются, мужское ядро проходит через центральный канал в трихогине и сливается с гаплоидным ядром карпогона. Дальнейшее развитие у видов различных порядков имеет свои особенности.

Жизненный цикл

У большинства Rhodophyta после оплодотворения женских  гамет – карпогонов мужскими гаметами – спермациями из зиготы после многократных клеточных слияний возникает многоклеточное нитчато-паренхимное образование – карпоспорофит (рис. 3). Он представляет собой гонимобласт, в котором развиваются диплоидные клетки – споры полового размножения, или карпоспоры, прорастающие в новое диплоидное растение – спорофит. Гонимобласт, или цистокарп – это комплекс плаценты, от которой отходят нити гонимобласта с карпоспорангиями на окончаниях и покровов гонимобласта – обвертки. В гонимобластах все клетки имеют диплоидный набор хромосом.

В цикле развития флоридеевых чередуются диплоидный спорофит, на котором происходит редукционное деление при образовании спор бесполого размножения, гаплоидный гаметофит мужской и женский, и паразитический диплоидный карпоспорофит, который развивается на женском гаметофите. У некоторых красных водорослей (Мастокарпус) карпоспорофиты могут возникать без оплодотворения, апомиктически.

У ряда Флоридеевых  гонимобласт окружает оболочка. В  таком случае эта структура называется цистокарп (рис. 4). В карпоспорангиях  образуются карпоспоры, которые прорастают в диплоидный тетраспорофит. На тетраспорофите в тетраспорангиях происходит редукционное деление. Гаплоидные тетраспоры прорастают в гаплоидный гаметофит. Этот жизненный цикл с чередованием поколений: одного гаплоидного – гаметофит и двух диплоидных – карпоспорофит и тетраспорофит – встречается у большинства красных водорослей, но существует ряд отклонений от него, в зависимости от вариабельности условий в окружающей их среде.

Многие фикологи считают цистокарп самостоятельной генерацией, или дополнительной фазой жизненного цикла. Карпоспорофит – третья фаза жизненного цикла багрянок, которая развивается на женском гаметофите и ведет паразитический образ жизни. Итак, у родофит преобладает гаплодиплобионтный цикл с 3 многоклеточными фазами, две из которых диплоидные. Происхождение таких сложных жизненных циклов, в которых от одного оплодотворения может возникнуть один или несколько цистокарпов с сотнями или тысячами диплоидных карпоспор – это  эволюционная компенсация за потерю жгутиков и компенсаторная адаптация на низкую степень оплодотворения, которая обеспечивает выживание и умножение диплоидных спор с двойной (материнской и отцовской) наследственностью.

Жизненный цикл не всегда жестко закреплен. Если нет  условий для развития одной из фаз, раз за разом, пока не изменятся факторы среды, возобновляется одна и та же фаза – или гаметофит, или спорофит. Такой цикл называют гетероморфным с нерегулярной сменой форм развития. Он отмечается у Мастокарповых. Существуют изоморфныециклыс регулярной сменой форм развития, когда половая и бесполая формы представлены внешне одинаковыми самостоятельными свободноживущими генерациями. Такой цикл развития характерен для Грацилярии, Хондруса, Мазеллы.

Систематика

Отдел Rhodophyta традиционно  делят на два класса: Бангиевые – Bangiophyceae и Флоридеевые – Florideophyceae. К последнему классу относится большинство родов и видов багрянок.

 

Экология  и значение

Подавляющее большинство  известных видов красных водорослей – обитатели морей, причем встречаются они во всех морях Мирового океана и лишь около 200 видов в пресных водоемах: реках, прудах, озерах, лужах. Благодаря дополнительным красным пигментам красные водоросли могут расти на значительных глубинах (100–200 м) при наличии подходящего грунта и хорошей прозрачности воды. Чаще всего их заросли кончаются на глубине 20–40 м. Обильно они представлены на литорали. Некоторые багрянки приспособились к жизни в зоне заплесков и брызг. В морских водоемах красные водоросли встречаются повсеместно. Среди багрянок есть небольшое число наземных обитателей.

Они поселяются на различных субстратах: скалах, валунах, каменистых и гравийных россыпях. Красные водоросли хорошо растут и на внесенных человеком в  воду субстратах: блоках, плотах, рамах, веревках и канатах. Многие багрянки растут как эпифиты на других водорослях и растениях. Прикрепляются красные водоросли к раковинам моллюсков и усоногих раков, колониям гидроидных полипов, панцирям ракообразных и т.д. Некоторые небольшие красные водоросли живут внутри тканей других водорослей как эндофиты. Ряд видов ведут паразитический и полупаразитический образ жизни, они погружены в ткани хозяина и питаются за его счет.

Большинство видов  красных водорослей живут в прикрепленном  состоянии, но могут образовывать в  придонных слоях прибрежных вод скопления неприкрепленных слоевищ – так называемые поля. Они существуют так довольно долго и размножаются только вегетативно, частями таллома. В Атлантике такие поля образует Хондрус, в Средиземноморье – Филлофора, в западной Пацифике – Анфельция и Грацилярия. Красные водоросли широко распространены во всех морях.

Красные водоросли  играют значительную роль в морских  экосистемах. Они – продуценты первичной продукции и биотоп для других морских организмов. Кораллиновые (известковые) водоросли принимают участие в образовании коралловых рифов. Рифы строятся в результате роста кораллов и кораллиновых водорослей.  Красные водоросли, благодаря способности к аккумуляции различных растворенных веществ, могут служить индикаторами состояния водной среды.  На примере Порфиры Тенера, произрастающей в Хиросимском заливе, показано, что водоросль активно накапливает радиоактивные изотопы и может быть биологическим индикатором радиоактивного загрязнения воды.

Красные водоросли  широко используются человеком в хозяйстве и в быту. Их используют в пищу.  В Японии для пищевых целей в больших количествах выращивают порфиру – "нори". Основным направлением применения  багрянок в промышленности является получение из них фикоколлоидов, способных при нагревании растворяться в воде и давать вязкие растворы, а после охлаждения превращаются в желе с образованием студней: агар, агароиды и каррагинаны.

Агар получают из водорослей – агарофитов (Гелидиум, Грацилярия, Анфельция, Эухема и др.). Агароиды и каррагинаны получают из видов родов Хондрус, Филлофора, Фурцеллярия. К группе водорослей, дающих каррагинаны, можно отнести виды Порфиры, Глойопельтиса, Иридеи, Мазеллы, Мастокарпуса, Одонталии, Спарлингии и др.

Ежегодная мировая  добыча красных водорослей достигает 80-90 тыс. тонн (в сухой массе). В общем объеме заготовок водорослевого сырья почти 75% приходится на порфиру. Искусственное разведение красных водорослей для промышленного использования развито в Японии, Корее, Китае, Вьетнаме, Индонезии, Австралии и на Филиппинах.