Чем водоросли всасывают воду
Одноклеточные планктонные водоросли
Весьма своеобразные искусственные луга образуют одноклеточные планктонные водоросли, выращиваемые в самых различных районах земного шара.
В морской среде планктонные водоросли иногда достигают чрезвычайно большой численности, размножаясь Делением с огромной скоростью. При благоприятных условиях в одном литре воды может находиться до не скольких десятков миллионов микроскопических растений. Обильное их размножение придает, в зависимости от вида водорослей, воде разнообразные оттенки: желтый, зеленый, бурый, красный и до. В таких случаях говорят о цветении моря. В течение месяца потомство одной диатомовой водоросли может достигнуть 100 млн. Клеток, но планктонные водоросли не живут долго и Колоссальной численности достигают лишь на протяжении короткого периода времени. Массовое размножение микроскопических водорослей иногда приводит к заморам в отдельных районах морей, т. е. к массовой гибели большинства животных и растений.
Мелкие планктонные водоросли, находясь во взвешенном состоянии, для своего размножения и роста могут использовать многометровую водную толщу. Установлено, что на единицу биомассы планктонных водорослей приходится большая работа по связыванию солнечной энергии, чем у крупных водных растений. Планктонные водоросли используют от 3 до 7% солнечной энергии, т. е. в несколько раз больше, чем наземные растения. По некоторым расчетам только диатомовые водоросли в течение одного года образуют на 1 км 2 площади до 1500 т живой массы.
В морском фитопланктоне содержатся практически все незаменимые аминокислоты, жиры, углеводы, много различных витаминов, но, несмотря на его огромное количество, добыча микроскопических растений в Мировом океане по ряду технических причин нерентабельна. Во многих странах разрабатываются методы искусственного разведения одноклеточных водорослей.
Примерно из 6 тыс. различных видов планктонных водорослей для культивирования наибольший интерес представляют пока протококковые, к которым относятся прежде всего хлорелла (Chlorella vulgaris), сценедесмус (Scenedesmus asumitatus) и др.
Несмотря на то что хлорелла является пресноводной водорослью, экспериментально доказано, что ее с большим успехом можно выращивать и в соленой морской воде.
Смешанная культура хлореллы и хламидомонады, так называемая зеленая вода, широко используется в Японии и других странах для кормления зоопланктонных организмов, служащих в свою очередь кормом для личинок рыб и креветок. Одноклеточные водоросли применяются для кормления устриц, мидий, морских гребешков и других моллюсков. Оказалось, что планктонные водоросли можно культивировать в сточных водах, что значительно удешевляет выращивание морских животных.
Искусственно изменяя условия содержания (температуру, освещенность, солевой и газовый состав и др.), можно получать водорослевую массу с различным содержанием органических и минеральных веществ. Таким образом, регулируя условия, удается направлять процесс фотосинтеза, добиваясь продуцирования живого вещества требуемого химического состава. В одной и той же культуре хлореллы удавалось менять содержание жира в клетках от 4,5 до 85,6% (в пересчете на сухое вещество), белков — от 8,7 до 58%, углеводов — от 5,7 до 37,5%.
Хлореллу обычно выращивают в бассейнах глубиной 10-15 см до достижения концентрации водорослей, равной 1-2 г биомассы в 1 л воды. На некоторых установках получают с 1 м 2 площади 20-30 г сухого вещества водорослей, содержащего до 50% белковых веществ. В хлорелле белковых веществ вдвое больше, чем в бобовых, и в четыре раза больше, чем в пшенице.
Ученые Академии наук Узбекистана разработали промышленную установку для выращивания хлореллы. С одного гектара ее площади можно получать до 300-500 ц сухой, или до 1200-2000 ц сырой биомассы. В этом количестве хлореллы содержится 150-250 ц белка. Пока ни одна сельскохозяйственная культура не дает таких огромных урожаев.
Созданная в 1971 г. установка для выращивания хлореллы могла производить более 6 т зеленой массы в сутки. Исследования узбекских ученых показали, что с одного гектара водорослевого хозяйства можно получать столько белка, сколько дает эксплуатация 20-25 га земли, засеянной пшеницей, или 10 га картофельного поля.
В ФРГ выведена культура протококковых водорослей с продолжительностью роста 2 дня. В них содержится до 50% белка. Стоимость однодневного рациона человека на основе этих водорослей не превышает 0,035 марки.
Установлено, что 100 г высушенной хлореллы при ежедневном использовании в пищу поставляют человеку необходимое количество витаминов.
Белковые продукты, производимые из одноклеточных водорослей, могут использоваться как для питания людей, так и в качестве прибавки к кормам сельскохозяйственных животных. Введение в рацион животных суспензии из хлореллы позволяет повышать ежесуточные привесы на 15-20%. Получая белок из одноклеточных водорослей, можно использовать его в качестве заменителя рыбной и соевой муки в животноводстве. Для этих целей в Японии строится завод по производству белкового концентрата производительностью до 200 тыс. т в год.
Оболочки клеток хлореллы (без соответствующе обработки) устойчивы к действию желудочного сока, что мешает перевариванию водорослей в желудках сельскохозяйственных животных и человека. Сухую клеточную массу водорослей размалывают на шаровых мельницах, обрабатывают перекисью водорода, сырые водоросли, продавливаются через перфорированный диск и т. д. Весьма эффективный метод разрушения клеточных оболочек предложен чехословацкими учеными. Сырая мяса хлореллы загружается в особые установки и под давлением 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) подвергается термообработке. В результате получается зеленый порошок, содержащий легко усвояемые человеком и животными питательные вещества.
Применение одноклеточных водорослей в сельском хозяйстве не ограничивается животноводством. Внесение их в почву позволяет повышать урожай некоторых зерновых культур в среднем на 15%.
Для выращивания одноклеточных водорослей в широком масштабе необходимо решить еще целый ряд проблем. Так, несмотря на высокую концентрацию водорослей в водоемах для культивирования, процесс их сбора требует больших затрат труда. Вначале водоросли подвергают предварительному концентрированию затем окончательному концентрированию и сушке.
На первом этапе водоросли сгущают посредством флотации или центрифугирования на центрифугах постоянного действия. Окончательное концентрирование одноклеточных водорослей осуществляют на центрифугах периодического действия, фильтрованием через фильтры из синтетических материалов, выпариванием воды на солнце и т. д. В результате получается масса, содержащая 8-10% сухого вещества. После окончательного концентрирования клеточную массу высушивают до содержания в ней влаги 10-12% следующими методами: сублимационной сушкой, азеотропной сушкой, сушкой с распылением клеточной массы и сушкой в сушилках конвейерного типа.
Хлорелла при идеальных условиях за одни сутки может увеличиваться в объеме в 10 тыс. раз, и с единице площади устройств для ее выращивания можно снижать ежегодно до 240 урожаев. Многочисленные удачныe эксперименты по культивированию одноклеточных водорослей указывают на один из весьма перспективных путей получения пищевых и кормовых веществ.
Морские растения являются прекрасным объектом культивирования, благодаря способности усваивать углекислоту, минеральные соли, воду и синтезировать различные органические соединения. Росту водорослей способствуют соли азота, фосфора, калия и соединения, содержащие микроэлементы. Весьма ценным свойством водорослей является их способность усваивать питательные вещества из воды всей своей поверхностью.
Широкое распространение водорослей во всех морях создает предпосылки для их искусственного выращивания. Культивируя морские растения в наиболее благоприятных регулируемых условиях, человечество может получать ежегодно на морских плантациях миллионы тонн цепной продукции.
В настоящее время на подводных лугах различных государств мира ежегодно выращивается около 800 тыс. т водорослей.
Источник
Сине-зеленые водоросли – неведомая угроза здоровью?
Команда ученых во главе с доктором Кеном Роджерсом (Ken Rodgers) из австралийского Технологического университета Сидней (UTS) и ботаником Полом Коксом (Paul Cox) из американского Института народной медицины сделала очень неприятное открытие. Оказывается, широко распространенные в водоемах сине-зеленые водоросли вырабатывают токсичную аминокислоту, которую ранее уже связали с рядом заболеваний двигательных нейронов. Это очень тревожная новость, поскольку сине-зеленые водоросли очень распространены, в европейских широтах их можно в больших количестве встретить в реках и водоемах летом, особенно в местах городских стоков. В той же Австралии сине-зеленые водоросли регулярно насыщают реки и озера, в 1991-1992 годах токсичными водорослями зацвели более 1000 км водных путей.
В такой воде не стоит купаться и тем более ее не стоит пить, иначе токсичная аминокислота сине-зеленых водорослей может привести к параличу
Теперь ученые знают, что сине-зеленые водоросли (цианобактерии) производят нейротоксичную аминокислоту бета-N-метиламин-лево-аланин или сокращенно BMAA. Аминокислота цианобактерий имитирует аминокислоту серин, которую организм человека использует для производства белков. В результате подмены серина аминокислотой BMAA, производство белков нарушается – они выходят «бракованными» и, постепенно накапливаясь, убивает нервные клетки.
Это очень важное открытие, которое может пролить свет на загадку происхождения нейродегенеративных заболеваний, которые, в том числе, приводят к полному параличу и смерти. Дело в том, что причны более 90% заболеваний моторных нейронов заболеваний неизвестна. В течение болезни просто гибнут моторные нейроны, человек постепенно теряет подвижность, а затем его тело полностью парализует.
Хотя подобные заболевания встречаются не очень часто, они имеют серьезные последствия, что показывает пример занменитого ученого Стивена Хокинга, который в молодости был здоров, а теперь прикован к инвалидному креслу.
Не исключено, что сине-зеленые водоросли являются причиной подобных заболеваний, по крайней мере есть доказательства указывающие на это. Ранее ученые уже обнаружили, что народность чаморро, проживающая на острове Гуам, болеет заболеваниями моторных нейронов в 100 раз чаще других людей. Исследования показали, что чаморро используют в пищу семена пальмы цикас, которая содержит большое количество BMAA. Последнее открытие указывает на то, что BMAA вырабатывается и сине-зелеными водорослями, а значит столкнуться с токсичной аминокислотой может каждый из нас.
Что можно посоветовать в свете новой информации? Прежде всего не употреблять, особенно регулярно, воду сомнительного качества (особенно из озер, старых колодцев, очистных сооружений и т.п.), не купаться в «зацветших» водоемах и водоемах, где запрещен купание, не ловить и употреблять в пищу рыбу из таких водоемов. В противном случае велик риск однажды обнаружить, что руки и ноги плохо слушаются, сердце побаливает, а легким трудно перекачивать воздух. В больших количествах BMAA может и вовсе привести к смерти.
Источник
Зеленые водоросли
Самый обширный отдел водорослей, включающий от 13 000 до 20 000 видов. Обитают в основном в пресных водоемах, имеют зеленую окраску вследствие преобладания хлорофилла a и b по количеству над другими пигментами (каротиноидами, ксантофиллами). Этот отдел включает в себя одноклеточные, многоклеточные и колониальные формы. Большинство из них растет на глубине 20-40 метров.
Клеточная стенка зеленых водорослей образована целлюлозой, запасное питательное вещество — крахмал. У многих представителей в жизненном цикле наблюдается чередование полового поколения (гаметофита) и бесполого (спорофита).
Хламидомонада
Хламидомонада — одноклеточная двужгутиковая зеленая водоросль, обитающая в лужах, пресных водоемах, прудах. Форма клетки грушевидная. На переднем конце тела имеет два жгутика, за счет которых активно движется.
Светочувствительный глазок (стигма) помогает хламидомонаде занять наиболее освещенное место для активного процесса фотосинтеза, который идет в хроматофоре. Сократительные (пульсирующие) вакуоли клетки удаляют избыток постоянно поступающей внутрь воды, таким образом, они поддерживают осмотическое давление на уровне, необходимом для жизни.
Хламидомонада имеет чашевидный хроматофор с пиреноидом — округлой белковой гранулой, содержащей фермент, который участвует в синтезе сахаров. Вокруг пиреноида запасается крахмал.
Размножение хламидомонады
Размножается преимущественно бесполым путем. Половой процесс — конъюгация.
При благоприятных условиях (летом) размножается бесполым путем с помощью зооспор. Хламидомонада (n) дважды делится митотически без разрыва материнской оболочки, в результате образуются 4 клетки (n). Они растут, у каждой из них развивается жгутик, появляется глазок и клеточная стенка. С течением времени материнская оболочка, окружающая клетки, разрывается, и зооспоры выходят во внешнюю среду. Из каждой зооспоры развивается взрослая клетка.
Рассмотрим изогамный половой процесс, при котором гаметы не отличаются по строению, внешнему виду, одинаково подвижны.
Половое размножение активируется при наступлении неблагоприятных условий (пересыхание водоема, понижение температуры внешней среды). Внутри хламидомонады (n) путем митоза образуются половые клетки — гаметы (n). Запомните, что в половом размножении всегда участвуют половые клетки 😉
Гаметы (n) разных хламидомонад попарно сливаются, в результате чего образуется зигота (2n), которая покрывается плотной защитной оболочкой — цистой. При благоприятных условиях зигота (2n) делится мейозом, по итогам которого образуются 4 хламидомонады (n).
Красный снег
Красный снег — явление, характерное для приполярных областей Земли, также встречается на высоких горах. Снег приобретает нехарактерную красную окраску, связанную с массовым размножением Хламидомонады снежной, клетки которой содержат красный каротиноид — астаксантин. Для особей этого вида благоприятными являются низкие температуры, при температуре выше +4 °С они погибают.
Хлорелла
Хлорелла — одноклеточная зеленая водоросль без жгутиков, обитающая в самых разных средах: на сырой почве, на стволах деревьев, скалах, в соленой и пресной воде. Ее скопления хорошо заметны в виде налета зеленого цвета.
Клетка содержит чашевидный хроматофор (имеет вид сильно вырезанной чаши), запасающий крахмал. Хлорелла отличается быстрым темпом деления клеток, в связи с этим ее используют для получения кормов. Фотосинтез у нее также идет очень интенсивно. Эта водоросль одной из первых побывала в космосе, ее используют на космических кораблях для получения кислорода.
Размножение осуществляется только бесполым путем, содержимое материнской клетки делится митотически на 4 или 8 дочерних клеток, после чего оболочка материнской клетки рвется, и дочерние клетки выходят наружу, развиваются во взрослых особей, после чего снова делятся.
Спирогира
Спирогира — многоклеточная нитчатая зеленая водоросль. Скопления нитей спирогиры на поверхности рек и прудов образуют тину.
Хроматофор у спирогиры спиралевидный, представлен в виде одной или нескольких лент, опоясывающих клетку в пристенном слое цитоплазмы. В клетке содержится крупное ядро, расположенное в центре и подвешенное на тяжах цитоплазмы.
Размножается бесполым и половым путями.
- Бесполое
Бесполое (вегетативное) размножение может осуществляться частями таллома: нить водоросли разрывается на отдельные участки, или даже клетки, которые дают начало новому организму.
Половой процесс — конъюгация. Две нити водоросли располагаются параллельно, клетки сближаются, у них образуются боковые выросты. При соприкосновении боковых выростов между клетками разных нитей водорослей образуется копуляционный канал, по которому происходит перемещение содержимого одной клетки (n) в другую (n), после чего сливаются цитоплазмы и ядра, образуя зигоспору (2n).
После периода покоя зигоспора (2n) делится мейозом, образуются четыре клетки (n), из которых только одна прорастает в новую особь, а три остальных — погибают.
Кладофора
Кладофора — многоклеточная нитчатая зеленая водоросль. Ее ветвящиеся нити непрочно прикреплены к субстрату, от которого часто отрываются. Хроматофор имеет вид сеточки (сетчатый). Бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор, половое размножение в форме изогамии.
Улотрикс
Улотрикс — многоклеточная нитчатая зеленая водоросль. Обитает в пресной и морской воде, образует на подводных объектах зеленый налет — тину. Хроматофор в виде незамкнутого кольца (пояска), содержит пиреноид. Преимущественно размножается бесполым путем, с помощью четырехжгутиковых зооспор. Есть возможность полового размножения по типу изогамии.
В цикле развития улотрикса преобладает гаметофит (n) — вегетативное гаплоидное поколение. Также заметьте, что гаметы улотрикса (n) образуются из клеток слоевища (n) путем митоза.
Плеврококк
Скорее всего, любой гетеротроф сделает ошибку, первый раз встретив это название 🙂 Уж слишком сильно оно смахивает на название бактерий, таких как стафилококки, стрептококки. Запомните и не ошибайтесь: плеврококк — зеленая водоросль. Плеврококк имеет клетки шаровидной формы, они могут быть одиночные или соединенные в группы. Видимые вакуоли в клетке отсутствуют, хроматофор в виде пластинки, не содержит пиреноидов.
Плеврококк распространен повсеместно, способен вынести полное пересыхание. Образует зеленый налет на стволах деревьев, поверхности скал и почве.
Вольвокс
«Вольвокс» означает «катящийся». Представляет собой зеленую подвижную колониальную водоросль, имеющую шаровидную форму. Одна колония вольвокса может достигать 3мм, а по количеству клеток — 200 до 10 тысяч.
Клетки расположены на периферии, соединены между собой тяжами цитоплазмы — протоплазматическими нитями, обеспечивают движение колонии и питание. В центре колонии имеется полость, занятая слизью. Каждая из клеток на периферии имеет два жгутика, обращенных во внешнюю среду, клетки напоминают хламидомонаду.
Вольвокс играет очень важное эволюционное значение, и помогает сделать вывод о том, что развитие живых организмов от одноклеточных форм к многоклеточным происходило через колониальные формы.
Большая часть клеток в колонии вольвокса вегетативные. Вегетативное размножение вольвокса происходит с помощью дочерних колоний внутри материнской, особыми клетками — партеногонидиями. Эти клетки делятся митозом перпендикулярно поверхности шара. В результате образуется пластинка, которая выворачивается и образует дочерний шар. Дочерние шары разрастаются, при этом происходит разрыв материнского организма (шара).
Половой процесс происходит в специализированных местах — антеридиях, где развиваются сперматозоиды (n), и оогониях, где созревают яйцеклетки (n). Сперматозоид проникает в оогоний, образуется зигота, или ооспора (2n). При благоприятных условиях зигота делится мейозом, образуются клетки вольвокса (n), которые затем делятся множеством митотических делений.
Таким образом, основная форма существования клеток в колонии вольвокса — гаплоидна (n), диплоидна в жизненном цикле только зигота (2n).
Сине-зеленые водоросли
Спешу предупредить об очень частом заблуждении! Сине-зеленые водоросли — это вовсе не водоросли, их по-другому называют цианобактерии. Они представляют собой отдел крупных грамотрицательных бактерий, которые способны выделять кислород в процессе фотосинтеза.
Эволюционно сине-зеленые водоросли — очень древние микроорганизмы, которые возникли в архее. Им отведена крайне важна роль: они являются первыми фотосинтезирующими организмами. Благодаря им 2 млрд. лет назад в атмосфере Земли впервые появился кислород.
У них отсутствуют жгутики, они могут иметь нитчатую или колониальную форму, или же быть одноклеточными. Относительно крупные размеры цианобактерий и сходство в строении с водорослями было изначальной причиной их рассмотрения в составе растений. На настоящее время доказано сходство цианобактерий с остальными бактериями.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
