КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема:
«Видовое разнообразие водорослей Algae
на территории Сургута»
Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1 Способы питания водорослей
.2 Строение клетки водоросли
.3 Основные типы морфологической структуры тела водорослей
.4 Размножение и циклы развития водорослей
.5 Систематика водорослей
.6 Распространённость водорослей в водоёмах
Глава 2. Методика исследований
.1 Сбор материала
.2 Гербаризация водорослей
Глава 3. Результаты исследования
.1 Видовое разнообразие водорослей
.2 Описание экотопов, в которых проводили исследование
.3 Сравнительный анализ видового разнообразия различных видов водорослей в экотопах
Выводы
Заключение
Список литературы
Введение
Водоросли - одни из древнейших 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 и способствовали развитию аэробных бактерий: они являлись родоначальниками растений, заселивших сушу, и, как это неудивительно, создали мощные толщи горных пород (Свиреденко, 2010).
Актуальность: Водоросли, являясь основными созидателями органического вещества в воде, играют огромную роль в жизни водоемов. Как известно, роль водорослей в природе и хозяйственной деятельности человека чрезвычайно велика. Повсеместное распространение водорослей в природе и обильное и массовое их развитие в водоемах разного типа, в почве и на наземных субстратах определяет исключительное значение этой группы споровых растений.
Цель работы: Определить видовое разнообразие водорослей на территории Сургута.
Для решения данной цели были поставлены следующие задачи:
Задачи:
1. Изучить видовое разнообразие водорослей;
2. Описать экотопы, в которых проводили исследования;
. Провести сравнительный анализ видового
разнообразия различных видов водорослей в экотопах.
Глава 1. Литературный обзор
Водоросли - это низшие, то есть слоевцовые споровые растения, содержащие в своих клетках хлорофилл, и живущие преимущественно в воде. Такое определение, однако, не даёт представление о том огромном разнообразии в строении тела, которое свойственно водорослям. Здесь мы встречаемся и с микроскопическими организмами - одноклеточными и многоклеточными, и с крупными формами различного строения. Большого разнообразия достигают здесь способы размножения и строение органов размножения. Даже по окраске водоросли неодинаковы, так как одни содержат только хлорофилл, другие ещё ряд дополнительных пигментов, окрашивающие их в различные цвета.
Разделение водорослей на систематические группы высшего ранга в основном совпадает с характером их окраски, связанной конечно, с особенностями строения. Водоросли разделены по 10 отделам: Сине - зелёные водоросли; Пирофитовые водоросли; Золотистые водоросли; Диатомовые водоросли; Жёлто - зелёные водоросли; Бурые водоросли; Красные водоросли; Эвшеновые водоросли; Зелёные водоросли; Харовые водоросли.
Изучением водорослей занимается особая наука -
альгология.
.1 Способы питания водорослей
В отличие от животных организмов и многих бактерий, использующих для своей жизнедеятельности готовые органические соединения, у растений выработалась в ходе эволюции способность использовать для питания такие полностью окислённые вещества, как углекислота и вода, и создавать на их основе органические соединения. Этот процесс в природе осуществляется за счёт энергии солнечного света и сопровождается выделением кислорода. Использование световой энергии для биологических синтезов стало возможным благодаря появлению у растений комплекса поглощающих свет пигментов, важнейшим из которых является хлорофилл. Процесс светового и углеродного питания растений получил название фотосинтеза.
Водоросли, уже простейшие из них - сине - зелёные, являются первыми организмами, у которых появилась в процессе эволюции способность осуществлять фотосинтез с использованием воды в качестве источника водорода и выделением свободного кислорода, то есть процесс, свойственный всем другим водорослям, а за ними и высшим растениям.
Второй особенностью питания водорослей и других
растений, не менее важной, хотя и не такой специфичной, как фотосинтез,
является их способность усваивать азот, серу фосфор, калий и другие минеральные
элементы в виде ионов минеральных солей и использовать их для синтеза таких
важнейших компонентов живой клетки, как аминокислоты, белки, нуклеиновые
кислоты, макроэргические соединения, вещества вторичного обмена. Среди сине -
зелёных водорослей имеются формы, способные осуществлять процесс фиксации
свободного азота атмосферы и превращать его в органические азотные вещества
своего тела (Андреева, 2005).
.2 Строение клетки водоросли
водоросль клетка гербаризация растение
Клетка - основная структурная единица тела водорослей, представленных либо одноклеточными, либо многоклеточными формами.
Особенность одноклеточных форм определяется тем, что здесь организмы состоят всего из одной клетки, поэтому в её строении и физиологии сочетаются клеточные и организменные черты.
Мелкая, не видимая простым глазом одноклеточная водоросль выполняет роль своеобразной фабрики, которая добывает сырьё, его перерабатывают и производят такие ценные соединения, как белки, углеводы и жиры. Кроме того, важным продуктом её деятельности считается кислород. Таким образом, она активно участвует в круговороте веществ в природе. Одноклеточные водоросли иногда образуют временные или постоянные скопления в виде колоний.
Многоклеточные формы возникли после того, как клетка проделала длительный и сложный путь развития в качестве самостоятельного организма.
У водорослей, в отличие от высших растений, встречаются клетки, содержимое которых окружено лишь тонкой мембраной. Такие клетки обычно называют голыми. Они не способны сохранять свою форму и постоянно находятся в амебовидном состоянии.
Клетки некоторых водорослей (эвгленовых, жёлто - зелёных) помимо плазмалеммы, окружены кожистым, эластичным слоем. Этот слой получил название пелликулы, или перипласта. Он состоит из фибриллярного вещества и имеет сложную, многослойную организацию. Клетки с такой пелликулой обычно очень изменчивы по форме. Только толстая, похожая на панцирь пелликула может прочно её зафиксировать. На поверхности пелликулы иногда возникают складки, выросты в виде зубцов или утолщения, называемые чешуйками. Эти структуры в различных сочетаниях образуют самые причудливые узоры, придавая организму неповторимый облик. Но главная их функция - повышение прочности клеточного покрова.
Последующим развитием растительной клетки следует признать появление на её поверхности покрова в виде оболочки - сначала пектиновой, а затем и целлюлозной. Преимущество этого образования состоит в том, что оно удачно сочетает в себе защитную и опорную функции с возможностью ростовых процессов и проницаемостью.
Клеточные оболочки водорослей весьма разнообразны как по своему строению, так и по химическому составу. Толщина оболочки варьируется не только от вида к виду, но и даже в пределах одного вида в зависимости от возраста клетки.
По времени заложения и особенностям роста различают первичные и вторичные оболочки. В активно делящихся клетках обычно образуется только первичная оболочка. Её рост идёт в двух направлениях: увеличивается поверхность и толщина.
Вторичная оболочка подвергается гидратации, становится эластичной и получает возможность растягиваться.
В любой клетке различают два тесно связанных друг с другом компонента: ядро и цитоплазму, причём от степени их развития зависит уровень организации клетки в целом. Водоросли - единственная группа растений, где представлены все известные в настоящее время типы клеточной организации: прокариотическая - у сине - зелёных водорослей, мезакариотическая - у панцирных жгутиковых, эукариотическая - у водорослей остальных отделов. У прокариот отсутствует морфологически оформленное ядро, а его функции выполняет состоящий из микрофибрилл ДНК нуклеоид.
Форма, размеры и местоположение ядра в клетке сильно варьируется у разных водорослей, а также в зависимости от фазы развития, на которой находится тот или иной организм. Очень мелкие ядра характерны для большинства одноклеточных водорослей.
В ядре у водорослей выявлены те же самые структуры, что и в ядре других эукариотов: оболочка, ядерный сок, ядрышко и включения хромотина.
Второй компонент клетки - цитоплазма - состоит из гомогеного основного вещества и погружённых в него телец различного размера и формы: митохондрий, диктиосом, эндоплазматической сети. Этот основной набор органелл присущ клеткам не только растений, но и животных.
В интенсивно растущих клетках, помимо перечисленных органелл, можно наблюдать хорошо развитую систему пузырьков, или вакуолей.
Также у водорослей имеются хлоропласты. Они могут быть чашевидными, лентовидными, спиралевидными, пластинчатыми, звездчатыми. Как правило, в подвижных клетках у зелёных водорослей присутствует всего один хлоропласт, у водорослей из других отделов их бывает два и больше, у молодых эвиленовых от 50 до 80, а в старых 200 - 300. Хлоропласты занимают в клетке либо центральное, либо постенное положение. В строении хлоропласта, помимо пластичных структур, выявлены более плотные зоны, представляющие собой скопление ДНК, многочисленных рассеянных мелких частиц - рибосом, глобул различного размера, формы и состава, которые образуются в ходе фотосинтеза.
Существуют подвижные и неподвижные клетки. Перемещение в жидкой среде осуществляется при участии особых структур, представляющих собой либо временные, либо постоянные выросты клетки.
Ресничками называют многочисленные короткие образования, совершающие энергичные колебательные движения. Псевдоусики или ложные реснички, имеют вид длинных, очень тонких, неподвижных волосков, которые обнаруживаются чаще всего только после подкраски. Под жгутиками понимают длинные малочисленные образования, с меньшей, чем у ресничек частотой биений и с волнообразным характером движения. Перечисленные образования - единственные клеточные структуры, расположенные за пределами самой клетки. Жгутики бывают гладкими или опушёнными. Опушённым обычно оказывается двигательный жгутик. Причём бывает, что у некоторых водорослей жгутики одновременно несут чешуйки, но чаще имеется какой-то один тип образований.
В настоящее время не вызывает сомнения, что водоросли дали начало наземным растениям, проложив им дорогу на сушу. Этот акт подготавливался во время всего хода развития водорослей, в котором решающая роль, по-видимому, принадлежит клетке. Большое разнообразие строения, состава и свойств отдельных клеточных компонентов свидетельствует о том, что здесь шел интенсивный формообразовательный процесс (Яковлев, 2003).
1.3 Основные типы морфологической структуры тела
водорослей
В настоящее время различают 9 основных типов морфологической структуры тела водорослей. Из них 4 относятся к одноклеточным формам, 1 - к неклеточным, остальные 4 - к многоклеточным.
. Амёбоидная структура представлена одноклеточными организмами;
. Монадная структура свойственна одноклеточным организмам;
. Коккоидная структура характеризуется отдельными клетками;
. Палынелоидная структура представляет собой усложнённый; вариант коккоидной структуры;
. Нитчатая структура представлена талломами;
. Разнонитчатая структура представлена талломами;
. Пластинчатая структура характеризуется многоклеточными слоевищами в форме пластиков;
. Сифональная структура представляет собой особый тип строения, свойственный только некоторым водорослям и нередко называемый неклеточным;
. Хорофитная структура свойственна только харовым водорослям (Федоров, 1977).
Воспроизведение себе подобных у водорослей совершается посредством вегетативного, бесполого и полового размножения.
Вегетативное размножение одноклеточных водорослей заключается в делении особей надвое. У многоклеточных водорослей оно происходит несколькими способами. Например, делению нитей сине - зелёных водорослей на части нередко предшествует отмирание отдельных клеток. Хоровые водоросли образуют одноклеточные и многоклеточные клубеньки, дающие развитие новым растениям. У ряда нитчатых водорослей отдельные клетки округляются, накапливают большое количество запасных питательных веществ и пигментов, одновременно происходит утолщение их оболочки.
Вегетативное размножение, в сущности, представляет собой форму бесполого размножения, осуществляемого вегетативными частями.
Бесполое настоящее размножение сопровождается, во-первых, выходом продуктов деления из оболочки материнской клетки, во-вторых, делением протопласта клетки на части. Бесполое размножение водорослей происходит посредством спор или зооспор. Сине - зелёные водоросли являющиеся прокариотами, имеют два рода спор - эндоспоры и экзоспоры. Эндоспоры образуются по нескольку в клетках в результате дробления содержимого. Экзоспоры возникают как вырост на вершине клетки. Споры и зооспоры обычно выходят в воду целой группой, окружённой слизистой оболочкой, которая вскоре раскрывается. На выходе, зооспоры находясь ещё в общей оболочке, начинают активно двигаться, а после разрыва оболочки моментально расплываются в разные стороны. Подобным образом выходят и гаметы при половом размножении.
Половое размножение заключается в слиянии двух
клеток (гамет), в результате чего образуется зигота, вырастающая в новую особь.
У водорослей половое размножение бывает нескольких типов. У одноклеточных
жгутиковых водорослей половой процесс сводится к слиянию двух особей, этот
процесс называют гологамией. Гораздо чаще половое размножение у водорослей
связанно с дроблением содержимого клеток и образованием внутри их
специализированных половых клеток - гамет. У всех водорослей, кроме красных
водорослей, мужские гаметы имеют жгутики, а у гамет противоположного пола они
имеются не всегда. Зачатки водорослей в виде спор, гамет и зигот не совсем
стихийно разносятся водой. Они обладают различного рода таксисами,
определяющими направление их движения в зависимости от внешних раздражителей:
света, температуры, химических веществ, содержащихся в воде. Течения служат
основным средством переноса зачатков на большие расстояния. Зооспоры сохраняют
жизнеспособность в течение нескольких дней. Более длительное перемещение
зачатков водорослей происходит плодоносящими слоевищами или их частями. Для
прорастания спор и зигот водорослей требуется комплекс условий, включающий
определённые значения температуры, освещённости, содержания биогенных и
биологически активных веществ. В противном случае они не прорастают. При этом
зиготы некоторых водорослей сохраняют жизнеспособность в течение трех - четырёх
месяцев. Воспроизведению и сохранению некоторых водорослей в неблагоприятных
условиях способствует образование цист. Они наблюдаются у золотистых, жёлто -
зелёных, диатомовых водорослей. В каждой клетке формируется одна циста.
Содержимое клетки округляется, и вокруг неё вырабатывается твёрдая оболочка.
При прорастании цист образуется одна особь, реже несколько (Бавтуто, 1997).
.5 Систематика водорослей
Зелёные водоросли - одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы, разнообразного строения, зелёного цвета. Продукт ассимиляции - крахмал, мука, масло. Имеются как подвижные формы со жгутиками на переднем конце клеток, так и неподвижные, прикреплённые или пассивно плавающие. Размножение вегетативное, бесполое и половое. У ряда форм имеется чередование бесполого и полового размножения. Зооспоры и гаметы с 2 или 4 жгутиками, расположенными на переднем конце. Пресноводные и морские водоросли.