Материал: Видовое разнообразие водорослей Algae на территории Сургута

К отделу пирофитовых относятся весьма своеобразные, одноклеточные водоросли. Они представляют собой неоднородную группу. У громадного большинства представителей этого отдела в строении клеток отчётливо выражены спинная, брюшная и боковые стороны. Особо следует сказать о хлоропластах. По разнообразию их окраски пирофитовым принадлежит первое место среди водорослей. Обычно хлоропласты окрашены в оливковый, бурый или коричневый цвет. Громадное большинство пирофитовых водорослей характеризуется жгутиками. Продуктом ассимиляции является крахмал или масло, изредка лейкозин и валютин. Размножение в основном вегетативное. Реже наблюдается бесполое размножение. Половой процесс достоверно неизвестен. Пирофитовые водоросли широко распространены в водоёмах и обитают в пресных и солоноватых водах, как и в морях.

К отделу золотистых относятся водоросли, преимущественно микроскопические, хлоропласты которых окрашены в золотисто - жёлтый цвет. В зависимости от пигментов окраска водорослей может приобрести различные оттенки: от чисто-золотисто-жёлтой до зеленовато-жёлтой и золотисто - бурой. В процесс фотосинтеза в клетках золотистых водорослей вместо крахмала вырабатывается особый углевод - лейкоцин. Живут преимущественно в чистых пресных водах. Небольшое число их обитают в морях и солёных озёрах. Золотистые водоросли бывают одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Многие виды снабжены жгутиками. Размножаются золотистые водоросли простым делением клетки. Наблюдается также бесполое размножение.

Диатомовые водоросли - это совершенно особая группа одноклеточных организмов, одиночно живущих или объединенных в колонии различного типа: цепочки, нити, ленты, звёздочки. Окраска хлоропластов у диатомовых водорослей имеет различные оттенки жёлто-бурого цвета в зависимости от набора пигментов. В процессе фотосинтеза у диатомовых водорослей образуется масло в виде капелек различной величины. Чаще всего диатомовые размножаются вегетативным делением клетки на две половины. Большинство диатомовых водорослей передвигаются по субстрату толчками вперёд, назад и слегка в сторону. Диатомовые водоросли живут повсюду. Водная среда - основное и первичное их место обитания.

К отделу жёлто-зелёных водорослей относятся водоросли, хлоропласты которых окрашены в светло- или тёмно-жёлтый цвет, очень редко зелёный и лишь иногда голубой. Окраска эта определяется наличием в хлоропластах основного элемента - хлорофилла. Кроме того, у них в клетках отсутствует крахмал, а в качестве основного продукта ассимиляции накапливаются капли масла и лишь у некоторых глыбки лейкоцина и валюцина. Встречаются они главным образом в чистых пресноводных водоёмах, реже в солоноватых водах и морях. Отличительной особенностью жёлто - зелёных водорослей является наличие жгутиков. Именно этот признак в своё время послужил основанием для того, чтобы назвать эту группу водорослей разножгутиковыми. Помимо различий в длине, жгутики здесь различаются и морфологически: главный жгут состоит из оси и перисто расположенных на ней мерцательных волосков, боковой жгут бичевидный. Размножаются жёлто - зелёные водоросли простым делением клетки или распадом колоний и многоклеточных талломов на отдельные части. Наблюдается также бесполое размножение. Половой процесс известен лишь у немногих видов.

Эвиленовые водоросли - обычные обитатели небольших пресных стоячих водоёмов. Форма тела эвиленовых водорослей хорошо приспособлена к движению в воде. Движение эвиленовых водорослей совершается с помощью жгута. Процесс размножения у эвиленовых водорослей наблюдается обычно вечером или рано утром. Заключается он в делении особи надвое.

Хоровые водоросли - представляют собой совершенно своеобразные крупные растения, резко отличающиеся от всех остальных водорослей. Они широко распространены в пресноводных прудах и озёрах, особенно с жёсткой известковой водой. Набор ассимиляционных пигментов сходен с таковым у зелёных водорослей. При размножении этих клеток их ядра делятся метотически. Количество выявляющихся при этом хромосом у разных видов различное, от 6 до 70.

Сине-зелёные водоросли - старейшая группа организмов. Сине-зелёные водоросли встречаются во всевозможных и почти невероятных для существования местах обитания, на всех континентах и во всевозможных водоёмах Земли Окраска их варьируется от чисто-сине-зелёной до фиолетовой или красноватой, иногда до пурпурной или коричневато-красной. Самым обычным типом размножения у сине-зелёных водорослей является деление клеток надвое. Сине-зелёные водоросли размножаются и другими способом - образованием спор. Известно, что большинство сине-зелёных водорослей способно синтезировать все вещества своей клетки за счёт энергии света. Отдел сине-зелёных водорослей считают старейшей группой автотрофных растений на Земле (примитивное строение клетки, отсутствие полового размножения, жгутиковых стадий). По цитологии сине-зелёные водоросли сходны с бактериями.

Бурые водоросли - многоклеточные организмы сложного строения, бурого и синевато-бурого цвета. Продукт ассимиляции - полисахариды, масло. Бурые водоросли - неподвижные, прикреплённые формы. Размножение вегетативное, бесполое и половое, с чередованием гаметофита и спорофита. При половом размножении развиваются изогаметы, гетерогаметы или антерозоиды с яйцеклетками. Зооспоры и гаметы снабжены двумя жгутиками, расположенными с боков, неравной длинны и направленными в разные стороны. Бурые водоросли живут в основном в море, за исключением нескольких пресноводных видов.

Красные водоросли - многоклеточные, очень редко одноклеточные, сложного строения, красного или голубоватого цвета. У громадного большинства красных водорослей зигота не сразу прорастает в новое растение, а проходит очень сложный путь развития, прежде чем из неё образуются новые споры, прорастающие уже в новые растения. Споры собранны в компактные группы, носящие название цистокарпа, последний часто имеет специальную оболочку. Цистокарп всегда тесно связан с тем растением, на котором происходило оплодотворение яйцеклетки и дальнейшее развитие зиготы (Заварзин, 2004).

.6 Распространённость водорослей в водоёмах

В воде и на суше, в снегах, льдах и горячих источниках, по всему земному шару - от просторов Северного Ледовитого океана и его островов, до тропиков, и от тропиков до снегов и скал Антарктиды, от морских глубин до высоких гор - всюду мы находим водоросли. Их микроскопические размеры способствуют переносу на большие расстояния. Водные течения разносят их по морям и океанам. Такую же роль выполняют рыбы, особенно проходные. Выброшенные из воды на берег и высохшие, подхваченные с илом и пылью с поверхности скал и почвы ветром и птицами - водоросли переносятся на большие расстояния. Пути и способы распространения водорослей исключительно многообразны и полностью обеспечивают их повсеместное разнесение.

Наиболее общим выражением их является распределение водорослей по широтным зонам: в тёплых тропических морях, где условия более благоприятны, мы находим и большее количество видов; в холодных арктических морях флора водорослей по видовому составу значительно беднее.

Распространённые по всему земному шару, водоросли, несомненно, должны играть значительную роль в жизни природы. На первый взгляд водоросли малозаметны и роль их кажется незначительной, и только в исключительных случаях, как, например, в густых зарослях морских макрофитов или при "цветении" воды, вызываемом планктонными водорослями, они поражают своим изобилием. Произведённые подсчёты показывают, что в масштабе всей Земли роль водорослей в общем балансе живого вещества оказывается поистине огромной.

Основное значение водорослей в жизни природы вытекает из их физиологических особенностей как зелёных растений: подобно высшим зелёным растениям на суше, водоросли в воде являются основным созидателем органического вещества. Таким образом, можно сказать, что весь остальной мир современных живых существ воды в той или иной мере обязан своим существованием водорослям, так как водоросли, благодаря содержанию в них хлорофилла, способны созидать органические вещества своего тела из неорганических веществ окружающей их воды. Следовательно, они являются в воде производителями той первопищи, которой в дальнейшем пользуются все остальные лишённые хлорофилла водные организмы.

Огромное значение имеет также то обстоятельство, что водоросли в процессе фотосинтеза выделяют свободный кислород, необходимый для дыхания водных организмов, как животных, так и растительных (Голлербах, 1977).

Глава 2. Методика исследований

.1 Сбор материала

Пресноводные водоросли собирают с ранней весны до поздней осени.

Планктонные водоросли собирают с помощью планктонной сети, представляющей собой конический мешок из мельничного шелкового или капронового сита с очень небольшим диаметром отверстий (5929 на 1 см³). Верхний широкий конец прикрепляется к латунному кольцу, нижний узкий конец крепится плотно к латунному стаканчику с узкой трубочкой на конце, закрытой с помощью крана. При сборе планктона планктонную сеть опускают в воду и тянут за веревку за лодкой или подтаскивают к берегу. Через сеть можно процеживать воду, набранную кружкой или ведром. Вода профильтровывается через стенки сетки и остается в стаканчике. Эту воду сливают, открыв кран, в приготовленную банку.

Для каждой пробы на этикетке или в записной книжке указывают место и время сбора, характер водоема, планктон, бентос или перифитон. Этикетку пишут простым карандашом и опускают в пробу.

Так как некоторые планктонные виды быстро отмирают, а колонии распадаются, часть материала следует фиксировать на месте сбора.

.2 Гербаризация водорослей

При определении водорослей содержимое каждой банки осматривает группа из 2-3 человек (до тех пор, пока не перестанут попадаться новые формы).

В качестве фиксаторов чаще всего используют формалин. Он хорошо сохраняет форму клетки, но плохо ее содержимое. Для фиксации используют 40%-й формалин в таких количествах, чтобы его конечная концентрация в пробе составляла 4-5%, то есть на 9 объемов пробы добавляют 1 объем формалина. Для нейтрализации часто содержащейся в формалине муравьиной кислоты в банки добавляют по нескольку капель раствора двууглекислой кислоты. Для сохранения зеленой окраски в формалине в банку с зафиксированными водорослями следует добавить немного крепкого раствора медного купороса до появления голубой окраски жидкости. В полевых условиях для фиксации можно использовать раствор йода в йодистом калии (10 г KI растворяют в 100 мл воды, добавляют 3 г кристаллического йода и еще 100 мл воды, встряхивают до полного растворения кристаллов и хранят в темной посуде). Этот раствор добавляют к пробе в соотношении 1:5. Такие пробы хранят в темном месте.

Водоросли, содержимое клеток которых необходимо сохранить в неповрежденном виде, лучше всего фиксировать в хромово-уксусной смеси следующего состава:

а) хромовой кислоты - 5 г, ледяной уксусной кислоты - 1 см³, дистиллированной воды - 1 л;

б) 1%-й уксусной кислоты - 70 см³, ледяной уксусной кислоты - 5 см³, дистиллированной воды - 90 см³.

Окраска клеток при этом не сохраняется. Водоросли погружают на одни сутки в большой объем фиксирующей жидкости, а затем промывают в часто сменяемой (вначале через каждые полчаса) в воде, после свертывая как бинт. Хранить их в таком состоянии можно в коробках в сухом месте и при необходимости размачивать. При этом они вновь становятся эластичными, слизистыми и даже иногда сохраняют окраску и запах.

Макроскопические экземпляры можно гербаризировать в свежем виде. Для этого водоросль помещается в широкий сосуд (кристаллизатор, таз, кювету), под нее подводится лист плотной бумаги и постепенно поднимается из воды. Водоросль при этом следует осторожно расправить, слить лишнюю воду и закрыть слоем марли, а потом переложить бумагой и сушить в гербарной сетке или под прессом, периодически сменяя бумагу.

Глава 3. Результаты исследования

.1 Видовое разнообразие водорослей

На озере Рица были найдены:

) Род драпарнальдия (Draparndldia) (рис. 1.). У талломов ярко выражена дифференциация составляющих их нитей. От ризоидов (редуцированной стелющейся части таллома), которыми водоросль прикрепляется к субстрату, отходят ветвящиеся нити, состоящие из одного ряда крупных клеток. Хлоропласт в них в виде узкого постенного пояска с отверстиями и изрезанными краями, со многими пиреноидами. Он расположен в средней части клетки. От этих клеток отходят, часто располагаясь мутовками, обильно ветвящиеся нити, состоящие из клеток значительно меньшего размера и оканчивающиеся длинными бесцветными щетинками. Клетки этих нитей сплошь зеленые, так как хлоропласт полностью занимает их периферию; пиреноид один или их немного. Эти нити обычно называют ассимиляторами. Таким образом, здесь имеется четкое функциональное разделение на «стебли» (основные оси) и «листья».

Размножение в основном бесполое, посредством 4-жгутиковых зооспор. Половое размножение изогамное, происходит посредством 2-жгутиковых гамет, по-видимому, встречается редко. Водоросль образует апланоспоры кирпично-красного цвета. Драпарнальдия встречается в виде кустиков в быстротекущих ручьях и реках, а также в прибрежной полосе озер с чистой, хорошо аэрированной водой. Культивировать виды этого рода сложно, поэтому необходимо иметь фиксированный материал. Желательно фиксировать в хромово-уксусной смеси и промывать в стоячей воде. Через шкалу спиртов проводят от 30° (через каждые 10°) до 70 - 80°. При фиксации формалином сильно деформируется хлоропласт, особенно в крупных клетках основных осей («стеблей»).

Рис. 1. Водоросль рода драпарнальдия

) Род улотрикс (Uldthrix) (рис. 2). Неветвящиеся нити улотрикса состоят из одного ряда клеток, по длине примерно равных диаметру (изодиаметрических) или даже несколько меньшего диаметра, с довольно толстыми целлюлозными стенками. Они прикрепляются к субстрату с помощью почти бесцветной конической базальной клетки - ризоидальной. Нити улотрикса часто отрываются и ведут неприкрепленный образ жизни. При сборе материала они также разрываются, поэтому базальные клетки в материале попадаются очень редко. Хлоропласт постенный, в виде пояска замкнутого или незамкнутого, с несколькими пиреноидами. Ядро одно, но без покраски не видно.

Рост диффузный: клетки (кроме базальной) делятся пополам. Такие делящиеся клетки нередко можно видеть в материале. У некоторых видов развивается мощное слизистое влагалище за счет ослизнения внешних слоев стенки. Бесполое размножение - четырехжгутиковыми зооспорами. Они или образуются в клетках по 2-4 (так называемые макрозооспоры), или их образуется больше соответственно меньшего размера (микрозооспоры). Чаще попадаются последние. Зооспоры выходят из материнской клетки в слизистом пузыре, который вскоре расплывается. Иногда они могут прорастать в новые нити, не выходя из материнской клетки. Половой процесс изогамный. Некоторым видам свойственен гетероталлизм. Двужтутиковые гаметы образуются в клетках так же, как и зооспоры. Они выходят наружу и сливаются. Зигота некоторое время движется. В этом состоянии она напоминает зооспору, поскольку имеет 4 жгутика, но у нее 2 глазка. Потом зигота останавливается, оседает на дно и окружается толстой стенкой. После периода покоя она прорастает в Codiolum-стадию, куда переходит ее ядро.

Рис. 2. Водоросль рода улотрикс

На Каменном Мысе:

) Род пиннулария (Pinnuldria) (рис. 3). Одноклеточная подвижная диатомея. Встречается на дне и в обрастаниях у берегов различных водоемов, предпочитая воды, бедные известью. Для приготовления препарата каплю буроватого налета берут пипеткой со дна сосуда и помещают на предметное стекло. Закрыв препарат покровным стеклом, сначала находят пиннуларию на малом увеличении микроскопа и наблюдают за ее движением (если материал живой), а затем рассматривают при большом увеличении. Со створки пиннулария имеет вид вытянутого эллипса. На концах створки и в ее середине видны небольшие светлые кружки. Это узелки. Между ними вдоль клетки по ее середине проходит тонкая, часто слегка изогнутая линия - щелевидный шов. В толще створки по ее краю расположены поперечные камеры. Перегородки между этими камерами видны как параллельные ребрышки, не доходящие до линии шва. Пластинчатые хлоропласты (видны в профиль) располагаются по краям створки в виде двух узких полосок желто-коричневого цвета. Если материал фиксированный, то хлоропласты имеют зеленую окраску.