Содержание
Введение
Красные водоросли (Rhodophyta) -- отдел водорослей, характеризующийся красной окраской слоевища, обусловленной наличием специфических пигментов билипротеинов -- красного фикоэритрина и синего фикоцианина. Продукт ассимиляции -- багрянновый крахмал. Красные водоросли делятся на два класса -- Bangiophyceae и Florideophyceae и насчитывают свыше 600 родов и 4000 видов (в подавляющем большинстве морских). Красные водоросли -- многоклеточные, сложно расчлененные растения, но менее крупные, чем бурые водоросли (немногие виды достигают 2 м). Клетки красных водорослей покрыты ослизненной оболочкой, из которой получают студень -- агар-агар, содержащий пектин, сахара, белки. В хроматофорах преобладает пигмент фикоэритрин (красного цвета). красный водоросль размножение порфира
Целью курсовой работы является рассмотрение вопросов, связанных с красными водорослями.
Задачи:
· экология, распространение, места обитания красных водорослей;
· классификация красных водорослей;
· строение красных водорослей;
· размножение красных водорослей;
· основные классы красных водорослей (Бангиевые (Порфира); Флоридеи).
1. Общая характеристика красных водорослей
1.1 Экология, распространение, места обитания
В морях и океанах в большом количестве встречаются разнообразные красные водоросли, или багрянки. Эта группа включает в себя около 4000 видов. Это самые совершенные по строению водоросли. Большинство багрянок имеют размеры от нескольких сантиметров до метра, а в некоторых случаях - до 50 м. Но встречаются и одноклеточные красные водоросли. Они всегда прикреплены к камням, ракушкам и другим подводным предметам с помощью нитевидных выростов - ризоидов. Они обитают и в северных морях, но предпочитают теплые южные. Красные водоросли обитают на разных глубинах, в том числе и на больших (до 260 м). Некоторые багрянки встречаются в пресной воде, главным образом в ручьях и прозрачных быстрых речках. Batrachospermum - студенистая на ощупь сильно ветвистая водоросль, состоящая из буроватых или красноватых похожих на бусины клеток. Lemanea - щетковидная форма, часто растущая в быстро текущих речках и водопадах, где ее талломы прикрепляются к камням. Audouinella - нитчатая водоросль, встречающаяся в мелких речках. Ирландский мох (Chondrus cripus) - обычный морской макрофит.
У некоторых видов красных водорослей, называемых каменными (литотамниями), слоевище сильно пропитывается карбонатом кальция. Такие багрянки наряду с кораллами участвуют в образовании коралловых рифов. Но в отличие от кораллов они распространены и на Севере, образуя в Баренцевом и Белом морях в местах с сильным течением красно-розовые корки на каменистом дне.
Одна из живущих в Северном море водорослей - хондрус, в сухом виде издавна употребляется как лекарство при заболевании дыхательных путей. Из других багрянок добывают агар-агар, применяемый во всех микробиологических лабораториях мира для получения чистых культур микробов. Без него, впрочем, не обходятся и в пищевой промышленности и даже при производстве кинофотопленки. Кондитеры и пекари добавляют в тесто небольшое количество агар-агара, чтобы дольше не черствели пирожные, бисквиты, хлеб.
Запасы красных водорослей огромные. Только одна из багрянок - филлофора регулярно создает у нас целые водорослевые плантации. В Черном море между Одессой и устьем Дуная плантация площадью в 10 тысяч квадратных километров ежегодно дает урожай в 10 миллионов тонн, что составляет примерно по 10 тонн с гектара. Кроме агар-агара, из нее здесь добывают еще и йод.
В Японии, Китае, Корее, на островах Океании из них готовят салаты, приправы, супы и даже конфеты. В Японии их разводят, особенно водоросль порфиру. Но несравненно более важна роль красных водорослей в промышленности. Из них получают агар-агар - смесь высокомолекулярных углеводов, нередко с присоединенными остатками серной кислоты. Растворенный в горячей воде агар после остывания образует плотный студень. Агар используется при изготовлении мармелада, пастилы, незасахаривающегося варенья и нечерствеющего хлеба, его добавляют в мороженое и желе. Он же придает бумаге и тканям глянцевитость. Еще важнее роль агара в микробиологии: на его основе изготавливают твердые среды для выращивания отдельных колоний микроорганизмов. В последнее время стало известно, что сульфатированные углеводы красных водорослей - каррагены - подавляют рост вируса, вызывающего СПИД.
Красные водоросли играют важную роль в жизни моря, потому что синтезируют органические вещества на таких глубинах, где другие водоросли жить не могут. Ими питаются многие морские животные.
1.2 Классификация красных водорослей
В систематическом отношении водоросли представляют собой совокупность нескольких обособленных групп растений, вероятно, самостоятельных по своему происхождению и эволюции. Разделение водорослей на группы в основном совпадает с характером их окраски, что, в свою очередь, связано с набором пигментов, а также основано на общих особенностях строения. При таком подходе выделяется 10 групп водорослей: синезеленые (Cyanophita), пирофитовые (Pyrrophyta), золотистые (Chrysophyta), диатомовые (Bacillariophyta), желто-зеленые (Xanthophyta), бурые (Phaeophyta), красные (Rhodophyta), эвгленовые (Euglenophyta), зеленые (Chlorophyta) и харовые (Charophyta) Гарибова П.В. и др. Курс низших растений. - М.: Высшая школа, 2001. - С.41.
В нашей стране большинство систематиков придерживаются точки зрения о разделении всех организмов на четыре царства - бактерии, грибы, растения и животные. К собственно водорослям в этом случае относятся все вышеперечисленные группы (отделы в царстве растений), кроме синезеленых. Последние, будучи прокариотическими организмами, попадают в царство бактерий.
Существуют и другие классификации. Например, некоторые зарубежные систематики делят все живые организмы на пять царств: Monera (доядерные), Protista (эукариотические одноклеточные или состоящие из многих клеток, не дифференцированных на ткани), Animalia (животные), Fungi (грибы), Plantae (растения). В этом случае синезеленые водоросли также относят к царству Monera, тогда как остальные отделы водорослей попадают в царство Protista, так как, не имея дифференцированных тканей и органов, не могут считаться растениями. Существует и такая точка зрения, согласно которой разные группы водорослей получают ранг отдельных царств.
В группу водорослей объединяют низшие растения, тело которых не расчленено на органы и ткани и называется слоевищем (талломом). Водоросли чрезвычайно разнообразны и в систематическом отношении представляют собой совокупность нескольких обособленных отделов растений, - вероятно, самостоятельных по своему происхождению и эволюции. Об этом говорят существенные различия в наборе пигментов в разных группах водорослей, деталях тонкой структуры хлоропластов (которые у водорослей часто называют хроматофорами), продуктах фотосинтеза, накапливающимся в клетке, в строении жгутикового аппарата и т.д.
Отдел красных водорослей, или багрянок, (Rhodophyta) включает более 600 родов и около 4000 видов. Древнейшие красные водоросли, обнаруженные в кембрийских отложениях, имеют возраст около 550 млн. лет.
Некоторые систематики выделяют эту группу в отдельное подцарство в царстве растений, поскольку багрянки имеют ряд особенностей, существенно отличающих их от других эукариотических водорослей. В их хроматофорах кроме хлорофиллов a и d и каротиноидов содержится еще ряд водорастворимых пигментов - фикобилинов: фикоэритрины (красные), фикоцианины и аллофикоцианин (синие). В итоге окраска таллома варьирует от малиново-красной (если преобладает фико-эритрин) до голубовато-стальной (при избытке фикоцианина). Запасным полисахаридом красных водорослей является «багрянковый крахмал», зерна которого откладываются в цито-плазме вне хлоропластов. По своей структуре этот полисахарид ближе к амилопектину и гликогену, чем к крахмалу.
Отдел делят на два класса: бангиевые (Bangiophyceae) и флоридеи (Florideophyceae)
Класс бангиевые (Bangiophyceae) объединяет одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Основные представители: порфиридиум (Porphyridium), хроотеце (Chroothece), гониотрихум (Goniotrichum), астероцитис (Asterocytis), порфира (Porphyra).
Класс флоридеи (Florideophyceae) объединяет многоклеточные сложно организованные формы. Включает следующие подклассы и порядки:
Подкласс гильденбрандиевые - Hildenbrandiophycidae
Порядок гильденбрандиевые - Hildenbrandiales
Подкласс немалиофицидовые - Nemaliophycidae
Порядок кораллиновые - Corallinales
Порядок батрахоспермовые - Batrachospermales
Порядок тореевые - Thoreales
Порядок немалиевые - Nemaliales
Порядок акрохетиевые - Acrochaetiales
Порядок пальмариевые - Palmariales
Подкласс анфельциевые - Ahnfeltiophycidae
Порядок анфельциевые - Ahnfeltiales
Подкласс родимениофицидовые - Rhodymeniophycidae
Порядок гелидиевые - Gelidiales
Порядок боннемезониевые - Bonnemaisoniales
Порядок грациляриевые - Gracilariales
Порядок гигартиновые - Gigartinales
Порядок родимениевые - Rhodymeniales
Порядок плокамиевые - Plocamiales
Порядок церамиевые - Ceramiales
Основные представители: пресноводные батрахоспермум (Batrachospermum) и леманея (Lemanea), морские мелобезия (Melobesia), литотамнион (Lithotamnion), кораллина (Corallina).
1.3 Строение красных водорослей
Споры и гаметы багрянок лишены жгутиков, а цикл их развития включает не две, как у других водорослей, а три стадии. После слияния гамет из зиготы развивается диплоидный организм (в той или иной, иногда редуцированной, форме) - спорофит, производящий диплоидные же споры. Из этих спор развивается второе диплоидное поколение - спорофит, в клетках которого в определенное время происходит мейоз и образуются гаплоидные споры. Из такой споры развивается третье поколение - гаплоидный гаметофит, производящий гаметы.
В состав клеточной стенки багрянок входят пектины и гемицеллюлозы, способные сильно набухать и сливаться в общую слизистую массу, заключающую протопласты. Нередко слизистые вещества склеивают нити таллома, что делает их скользкими на ощупь. В клеточных стенках и межклетниках многих багрянок содержатся фикоколлоиды - содержащие серу полисахариды, широко применяемые человеком в хозяйственной деятельности. Наиболее известные из них - агар, каррагинин, агароиды Гарибова Л.В. и др. Водоросли, лишайники и мохообразные. - М.: Мысль, 1998. - С.40. Многие багрянки откладывают в клеточных стенках карбонат кальция, что придает им жесткость.
У большинства красных водорослей талломы образованы переплетающимися многоклеточными нитями, прикрепленными к субстрату с помощью ризоидов, реже в этой группе можно встретить одноклеточные (порфиридиум) и пластинчатые (порфира) формы. Размеры талломов багрянок - от нескольких сантиметров до метра.
В большинстве своем красные водоросли - обитатели морей, где они всегда прикреплены к камням, раковинам и другим предметам на дне. Порой багрянки проникают на очень большие глубины. Один из видов этих водорослей был обнаружен у Багамских островов на глубине 260 м (освещенность на такой глубине в несколько тысяч раз меньше, чем у поверхности моря). При этом водоросли одного и того же вида, растущие глубже, имеют, как правило, более яркую окраску - например ярко-малиновую на глубине и желтоватую на мелководье.
Один из типичных представителей багрянок - каллитамнион щитковидный (Callithamnion corymbosum) - образует изящные кустики ярко-розового цвета до 10 см высотой, состоящие из сильно разветвленных нитей. В морях на скалах растет немалион (Nemalion), слизистые бледно-розовые шнуры которого достигают 25 см длины и 5 мм толщины. У видов рода делессерия (Delesseria) талломы похожи на ярко-красные листья - они образовались путем срастания боковых ветвей главной оси. У распространенных в теплых морях видов рода кораллина (Corallina) талломы состоят из сильно пропитанных известью члеников, соединенных друг с другом сочленениями с небольшим содержанием извести, что придает всему растению гибкость, помогающую противостоять действию волн и расти в местах сильного прибоя.
1.4 Размножение красных водорослей
Вегетативное размножение путем, фрагментации таллома; особенно часто наблюдается в местообитаниях, где факторы внешней среды (температура, свет) неблагоприятны для размножения спорами.
Бесполое размножение осуществляется посредством неподвижных клеток, развивающихся из содержимого спорангия в числе одной (моноспоры) или четырех (тетраспоры),
Тетраспоры формируются на диплоидных бесполых растениях - тетраспорангиях (тетраспорангтгальная фаза). В тетраспорангиях перед образованием тетраспор происходит мейоз. Расположение тетраспор в тетраспорангии может быть крестообразным (гелидиум, хондрус), рядовым (кораллина, дюренея) или по углам тетраэдра (церамиальные).
Вегетативное размножение для красных водорослей нетипично.
Для красных водорослей характерен сложный цикл развития, не встречающийся у других водорослей. Репродуктивные клетки красных водорослей никогда не имеют жгутиков. Они выходят из спорангия или гаметангия в результате образования большого количества слизи и разносятся водой.