Zašto smeđe alge žive na dnu okeana? Šta određuje boju algi? Mjesta i uslovi života

Glavni faktori koji utiču na distribuciju i razvoj algi

Alge su fotoautotrofni organizmi. Vodeći faktori koji utiču na njihov razvoj su svetlost, temperatura, prisustvo kapljica tečne vode, kao i izvori ugljenika, minerala i organskih materija. Alge, kao i druge biljke, naseljavaju gotovo sva moguća staništa u hidrosferi, atmosferi i litosferi Zemlje. Mogu se naći u vodi, u tlu i na njenoj površini, na kori drveća, zidovima drvenih i kamenih zgrada, pa čak i u takvim negostoljubivim staništima kao što su pustinje i polja.

Faktori koji utječu na razvoj algi dijele se na abiotičke, koji nisu vezani za aktivnost živih organizama, i biotičke, uzrokovane takvom aktivnošću. Mnogi faktori, posebno abiotički, ograničavaju, odnosno mogu ograničiti razvoj algi. U vodenim ekosistemima ograničavajući faktori uključuju: temperaturu, transparentnost, prisustvo struje, koncentraciju kiseonika, ugljen-dioksida, soli i hranljive materije. U kopnenim staništima među glavnim ograničavajućim faktorima treba istaći klimatske – temperaturu, vlažnost, svjetlost i dr., kao i sastav i strukturu supstrata.

Abiotski faktori

Abiotički faktori uključuju: temperaturu, svjetlost, fizička i hemijska svojstva vode i supstrata, stanje i sastav vazdušnih masa (što je posebno važno za aerofitne alge koje žive van vodenih uslova) i neke druge.

Čitav skup abiotičkih faktora može se, uz određeni stepen konvencije, podijeliti na kemijske i fizičke.

Hemijski faktori

Voda kao ograničavajući faktor. Većina ćelija algi je voda. Citoplazma u prosjeku sadrži 85-90% vode, a čak i takve stanične organele bogate lipidima kao što su hloroplasti i mitohondrije sadrže najmanje 50% vode. Voda u biljnoj ćeliji postoji u dva oblika: konstitutivna voda, vezana vodoničnim vezama za strukture makromolekula, i rezervna voda, nevezana, obično sadržana u vakuolama. Šećeri, razne organske kiseline itd. obično se otapaju u rezervnoj vodi, zbog čega može sudjelovati u stabilizaciji intracelularnog osmotskog tlaka. Prilikom polimerizacije visoko aktivnih malih molekula u makromolekule (na primjer, prilikom pretvaranja šećera u škrob) i tijekom obrnutog procesa - hidrolize visokomolekularnih spojeva, osmotski tlak u ćeliji može se brzo promijeniti. Ovaj mehanizam osigurava otpornost određenih vrsta algi na isušivanje i na oštre fluktuacije saliniteta vode.

Za većinu algi voda je stalno stanište, ali mnoge alge mogu živjeti izvan vode. Na osnovu otpornosti na isušivanje, među biljkama koje žive na kopnu razlikuju se (prema Walteru) poikilohidrične - nesposobne da održavaju konstantan sadržaj vode u tkivima i homojohidrične - sposobne da održavaju stalnu hidrataciju tkiva. U poikilohidričnim biljkama (plavo-zelene i neke zelene alge), ćelije se sušenjem smanjuju bez nepovratne promjene ultrastrukture i stoga ne gube vitalnost. Kada su hidrirani, nastavljaju normalan metabolizam. Minimalna vlažnost pri kojoj je moguća normalna životna aktivnost takvih biljaka varira. Njegov značaj određuje, posebno, distribuciju aerofita. Za homojohidrične biljke potrebno je prisustvo velike centralne vakuole, uz pomoć koje se stabilizuje vodosnabdijevanje ćelije. Međutim, ćelije s velikim vakuolama uglavnom gube sposobnost sušenja. Homojohidrične alge uključuju, na primjer, neke aerofite zelenih i žuto-zelenih algi, koje se obično naseljavaju u uvjetima stalnog viška vlage.

Salinitet i mineralni sastav vode. Ovo su najvažniji ograničavajući faktori koji utiču na distribuciju algi. Prema međunarodnoj klasifikaciji, najveći dio prirodnih rezervoara su morski - euhalinski, sa prosječnim salinitetom od 35 ‰). Među kontinentalnim rezervoarima prevladavaju slatkovodni - ahalinski, čija mineralizacija obično ne prelazi 0,5 (među njima ima i mineraliziranijih). Kontinentalne akumulacije, objedinjene pod nazivom mineralizovane, veoma su raznovrsne po stepenu mineralizacije: to su bočate ili miksohalne, među kojima su oligohalinske (sa salinitetom od 0,5-5 ‰), mezohaline (5-18 ‰) i polihalne ( 18-30 ‰ ), kao i euhalin (30-40 ‰) i ultrahalin (najmanje 40 ‰) - Među ultrahalinima često se razlikuju izrazito slani - hiperhalinski rezervoari, koncentracija soli u kojoj je blizu maksimuma. Kontinentalni rezervoari se također razlikuju po prirodi mineralizacije. Među njima se razlikuju rezervoari hidrokarbonata, sulfata i klorida, koji se, ovisno o stupnju i prirodi mineralizacije, dijele na grupe i tipove.

U skladu sa navedenim klasifikacijama akumulacija i zavisno od otpornosti algi na sol, izdvajaju se oligohaline, mezohaline, euhaline, ultrahaline, slatkovodne i druge vrste. Bogatstvo vrsta (broj vrsta) usko je povezano sa salinitetom vode.

Gotovo u svakom odjeljenju možete pronaći vrste koje mogu živjeti u uvjetima ekstremne slanosti, i vrste koje žive u vodenim tijelima sa vrlo niskom mineralizacijom. Dakle, plavo-zelene alge su pretežno slatkovodni organizmi, ali među njima postoje vrste koje se mogu razviti u ultra-halin rezervoarima. Među tipičnim morskim stanovnicima - zlatnim algama iz reda Coccolithophores - postoje vrste koje su česte i u kontinentalnim vodnim tijelima s izrazito niskom mineralizacijom. Dijatomeje su općenito podjednako česte u morskim i kontinentalnim vodama; nalaze se u sredinama sa različitim salinitetom. Međutim, određene vrste dijatomeja često se razvijaju samo pri određenom salinitetu i toliko su osjetljive na njegove promjene da se mogu koristiti kao indikatorski organizmi.

Smeđe alge su takođe veoma osetljive na promene u salinitetu. Mnogi od njih ne mogu rasti čak ni uz blago desalinizaciju. Zbog toga su slabo zastupljeni u vodama Baltičkog mora s relativno niskim salinitetom. Crvene alge takođe pokazuju sličnu zavisnost od stepena saliniteta rezervoara: u Sredozemnom moru (slanost 37-39 ‰) pronađeno je više od 300 vrsta crvenih algi, u Crnom moru (17-18 ‰) - 129, u Kaspijskom moru (10 ‰) - 22. Zelene alge su pretežno slatkovodni organizmi, samo 10% njih se nalazi u morima. Međutim, među njima postoje vrste koje mogu izdržati značajan salinitet, pa čak i uzrokovati "cvjetanje" ultra-halinih vodenih tijela (na primjer, Dunaliella salina).

Dakle, alge općenito karakterizira vrlo širok raspon tolerancije soli. Što se tiče specifičnih vrsta, samo nekoliko njih može postojati u vodnim tijelima različitog saliniteta, tj. većina algi su stenohaline vrste. Postoji relativno malo eurihalinih vrsta koje mogu postojati na različitim salinitetima (na primjer, Bangia, Enteromorpha, Dunaliella).

Kiselost vode. Ovaj faktor je takođe od velike važnosti za život algi. Tolerancija različitih svojti algi na promjene kiselosti (pH) varira koliko i na promjene saliniteta. U odnosu na kiselost životne sredine, postoje vrste koje žive u alkalnim vodama - alkalifili i one koje žive u kiselim vodama sa niskim pH vrednostima - acidofili. Na primjer, većina Desmidialesa su acidofili. Najveće bogatstvo vrsta desmidija algi uočeno je u eutrofnim i mezotrofnim močvarama, u uslovima niske kiselosti, međutim, neke desmidijaceje mogu se naći i u alkalnim vodama sa visokom mineralizacijom (npr. Closterum acerosum). Characeae su, naprotiv, pretežno alkalofili. Njihova najveća raznolikost vrsta uočena je u slabo alkalnim vodama, ali se neke od njih (Chara vulgaris) razvijaju u kiselim vodama, pri pH 5,0.

Nutrienti. Prisustvo u životnoj sredini makro- i mikroelemenata, koji su neophodni sastojci tijela algi, ključno je za intenzitet njihovog razvoja.

Elementi i njihovi spojevi povezani s makroelementima (često se nazivaju makrotrofnim nutrijentima) potrebni su organizmima u relativno velikim količinama. Posebnu ulogu među njima imaju dušik i fosfor. Dušik je dio svih proteinskih molekula, a fosfor je bitna komponenta nuklearne materije, koja također igra značajnu ulogu u redoks reakcijama. Kalijum, kalcijum, sumpor i magnezijum su skoro podjednako neophodni kao azot i fosfor. Kalcijum se u velikim količinama koristi od strane morskih i slatkovodnih algi, koje talože "slučajeve" kalcijevih soli oko stena (neke crvene i chara alge). Magnezijum je dio hlorofila, koji je glavni fotosintetski pigment algi u većini odjela.

Mikroelementi su neophodni biljkama u izuzetno malim količinama, ali su od velikog značaja za njihov život, jer su deo mnogih vitalnih enzima. Štaviše, uz malu potrebu biljaka za mikroelementima, njihov sadržaj u životnoj sredini je takođe neznatan. Mikroelementi često djeluju kao ograničavajući faktori. To uključuje 10 elemenata: gvožđe, mangan, cink, bakar, bor, silicijum, molibden, hlor, vanadijum i kobalt. Sa fiziološke tačke gledišta, mogu se podijeliti u tri grupe:

1) materije neophodne za fotosintezu: mangan, gvožđe, hlor, cink i vanadijum;

2) materije neophodne za metabolizam azota: molibden, bor, kobalt, gvožđe;

3) supstance neophodne za druge metaboličke funkcije: mangan, bor, kobalt, bakar i silicijum.

Alge različitih odjela imaju nejednake potrebe za makro- i mikroelementima. Dakle, za normalan razvoj dijatomeja potrebne su prilično značajne količine silicija koji se koristi za izgradnju njihove ljuske. U nedostatku ili manjku silicijuma, ljuske dijatomeja postaju tanje, ponekad do ekstremnog stepena.

U gotovo svim slatkovodnim ekosistemima ograničavajući faktori su nitrati i fosfati. U jezerima i rijekama sa mekom vodom mogu uključivati ​​i kalcijeve soli i neke druge. U morskim vodama je niska koncentracija otopljenih nutrijenata kao što su nitrati, fosfati i neki drugi, koji su ograničavajući faktori, za razliku od natrijum hlorida i nekih drugih soli. Niske koncentracije određenog broja nutrijenata u morskoj vodi, unatoč činjenici da se stalno ispiraju u more, posljedica su činjenice da je njihov životni vijek u otopljenom stanju prilično kratak.

Fizički faktori

Light. Sunčevo zračenje nije ništa manje važno u životu biljaka od vode. Svetlost je neophodna biljci kao izvor energije za fotohemijske reakcije i kao regulator razvoja. Njegov višak, kao i nedostatak, može uzrokovati ozbiljne smetnje u razvoju algi. Stoga je svjetlost također ograničavajući faktor pri maksimalnom i minimalnom osvjetljenju. Svaki proces ovisan o sunčevom zračenju odvija se uz učešće određenih percepcijskih struktura - akceptora, koje obično igraju pigmenti hloroplasta algi.

Raspodjela algi u vodenom stupcu je u velikoj mjeri određena dostupnošću svjetlosti koja je neophodna za normalnu fotosintezu. Voda apsorbuje sunčevo zračenje mnogo jače od atmosfere. Dugotalasni termalni zraci apsorbiraju se na samoj površini vode, infracrveni zraci prodiru nekoliko centimetara duboko, ultraljubičasti zraci nekoliko decimetara (do metra), fotosintetski aktivno zračenje (valna dužina svjetlosti oko 500 nm) prodire do dubine od 200 m. .

Režim osvetljenja rezervoara zavisi od:

1) o uslovima osvetljenja iznad površine vode;

2) o stepenu refleksije svetlosti od svoje površine (kada je sunce visoko, glatka vodena površina reflektuje u proseku 6% upadne svetlosti, sa jakim talasima - oko 10%, kada je sunce nisko, refleksija se povećava toliko značajno da većina svjetlosti više ne prodire u vodu: dan je kraći pod vodom nego na kopnu);

3) o stepenu apsorpcije i rasipanja zraka pri prolasku kroz vodu. Kako se dubina povećava, osvjetljenje se naglo smanjuje. Svjetlost apsorbira i raspršuje sama voda, otopljene tvari, suspendirane mineralne čestice, detritus i planktonski organizmi. U zamućenim tekućim vodama, već na dubini od 50 cm, osvjetljenje je isto kao i pod krošnjama smrekove šume, gdje se mogu razviti samo najsjenovitije vrste viših biljaka, ali alge aktivno fotosintetiziraju čak i na takvoj dubini . U čistim vodama, alge pričvršćene za dno (bentoske) nalaze se do dubine od 30 m, a suspendirane u vodenom stupcu (planktonske) - do 140 m.

Sloj vode iznad staništa fotoautotrofnih organizama naziva se eufotička zona. U moru se granica eufotičke zone obično nalazi na dubini od 60 m, povremeno se spušta na dubinu od 100-120 m, au čistim okeanskim vodama - do približno 140 m. U jezeru, znatno manje prozirne vode, granica ove zone ide na dubini od 10-15 m, u najprozirnijim glacijalnim i kraškim jezerima - na dubini od 20-30 m.

Optimalne vrijednosti osvjetljenja za različite vrste algi uvelike variraju. U odnosu na svjetlost razlikuju se heliofilne i heliofobne alge. Heliofilne (svjetloljubive) alge zahtijevaju značajnu količinu svjetlosti za normalnu životnu aktivnost i fotosintezu. To uključuje većinu plavo-zelenih algi i značajnu količinu zelenih algi, koje ljeti obilno rastu u površinskim slojevima vode. Heliofobne (strašne, izbjegavaju jako svjetlo) alge su prilagođene uvjetima slabog osvjetljenja. Na primjer, većina dijatomeja izbjegava jarko osvijetljeni površinski sloj vode i u slabo prozirnim vodama jezera intenzivno se razvija na dubini od 2-3 m, au čistim vodama mora - na dubini od 10-15 m. Međutim, ne trebaju sve alge koje žive u uslovima preteranog osvetljenja velike količine svetlosti, odnosno zaista su heliofilne. Dakle, Dunaliella salina - stanovnik otvorenih slanih rezervoara i Trentepohlia jolitus, koji žive na otvorenim stijenama u planinama, sposobne akumulirati ulja s viškom karotena, očito igrajući zaštitnu ulogu, u suštini nisu organizmi koji vole svjetlost, već su otporni na svjetlost.

Alge imaju različite podjele u zavisnosti od sastava pigmenata - fotoreceptori, maksimalni intenzitet fotosinteze se opaža na različitim talasnim dužinama svetlosti. U zemaljskim uslovima, karakteristike kvaliteta svetlosti su prilično konstantne, kao i intenzitet fotosinteze. Prilikom prolaska kroz vodu, svjetlost iz crvenog i plavog područja spektra se apsorbira i zelenkasta svjetlost, slabo percipirana hlorofilom, prodire u dubinu. Stoga tamo opstaju uglavnom crvene i smeđe alge, koje imaju dodatne fotosintetske pigmente (fikocijane, fikoeritrine, itd.) koji mogu koristiti energiju zelene svjetlosti. To jasno pokazuje ogroman utjecaj svjetlosti na vertikalnu distribuciju algi u morima i okeanima: u prizemnim slojevima, u pravilu, prevladavaju zelene alge, u dubljim - smeđe, au najdubljim - crvene. Međutim, ovaj obrazac nije apsolutan. Mnoge alge mogu postojati u uvjetima izuzetno niske osvjetljenja, što za njih nije tipično, a ponekad i u potpunom mraku. Istovremeno, mogu doživjeti određene promjene u sastavu pigmenta ili u načinu na koji se hrane. Tako se kod plavo-zelenih algi, u uslovima slabog osvetljenja, sastav pigmenta može promeniti u pravcu prevlasti fikobilina (fikocijan, fikoeritrin), a boja trihoma se menja od plavo-zelene do ljubičaste. Predstavnici mnogih odjela algi (na primjer, Euglenophyta, Chrysophyta) sposobni su preći na saprotrofni način prehrane u nedostatku svjetla i višku organskih tvari.

Kretanje vode. Kretanje vode igra veliku ulogu u životu algi, stanovnika vodenih biotopa. Apsolutno stajaća, nepokretna voda ne postoji, pa su stoga gotovo sve alge stanovnici tekućih voda. U svim kontinentalnim i morskim rezervoarima postoji relativno kretanje algi i vodenih masa, osiguravajući priliv hranjivih tvari i uklanjanje otpadnih produkata algi. Samo u posebnim ekstremnim uslovima alge su okružene stalnim slojem vode - u debljini leda, na površini tla, u šupljinama stena, na drugim biljkama itd. Kretanje vode kao rezultat mešanja vetra je uočeno čak iu malim lokvama. U velikim jezerima postoje stalne plimne struje, kao i vertikalno miješanje. U morima i okeanima, koji u suštini čine jedinstven vodni sistem, pored pojava plime i oseke i vertikalnog miješanja, postoje stalne struje koje su od velikog značaja u životu algi.

Temperatura. Temperaturni raspon u kojem život može preživjeti je vrlo širok: -20 - +100 °C. Alge su organizmi koje karakterizira možda najširi raspon temperaturne stabilnosti. Oni su u stanju da egzistiraju u ekstremnim temperaturnim uslovima - u toplim izvorima, čija je temperatura blizu tačke ključanja vode, i na površini leda i snega, gde se temperature kreću oko 0°C.

U odnosu na temperaturni faktor, alge se dijele na: euritermne vrste, koje postoje u širokom temperaturnom rasponu (npr. zelene alge iz reda Oedogoniales, čiji se sterilni talasi mogu naći u plitkim vodama od ranog proljeća do kasne jeseni ), i stenotermne vrste, prilagođene vrlo uskim, ponekad ekstremnim temperaturnim zonama. Stenotermne alge uključuju, na primjer, kriofilne (hladnoljubive) alge, koje rastu samo na temperaturama blizu točke smrzavanja vode. Na površini leda i snijega možete pronaći predstavnike raznih svojti algi: Desmidiales, Ulotrichales, Volvocales itd. U obojenom snijegu na Kavkazu pronađeno je 55 vrsta algi, od kojih je 18 vrsta zelenih, 10 plavih. , 26 su bile dijatomeje, a 1 pogled - do crvene. 80 vrsta kriofilnih dijatomeja pronađeno je u vodama Arktika i Antarktika. Ukupno je poznato oko 100 vrsta algi koje mogu aktivno rasti na površini leda i snijega. Ove vrste objedinjuje sposobnost da izdrže smrzavanje bez oštećenja finih staničnih struktura, a zatim, nakon odmrzavanja, brzo obnavljaju vegetaciju uz minimalnu količinu topline.

Alge, kao što je gore spomenuto, često podnose visoke temperature, talože se u toplim izvorima, gejzirima, vulkanskim jezerima, rashladnim ribnjacima industrijskih preduzeća itd. Takve vrste se nazivaju termofilnim. Maksimalne temperature na kojima je bilo moguće pronaći termofilne alge kreću se od 35 - 52 do 84 °C i više. Među termofilnim algama mogu se naći predstavnici različitih odjela, ali velika većina njih pripada plavo zeleno. Ukupno je u toplim izvorima pronađeno više od 200 vrsta algi, ali među njima je relativno malo obveznih termofilnih vrsta. Većina algi koje se nalaze u toplim izvorima mogu izdržati visoke temperature, ali rastu obilnije na normalnim temperaturama, što znači da su u suštini mezotermne vrste. Samo dvije vrste se mogu smatrati istinski termofilnim: Mastigocladus laminosus i Phormidium laminosum, čiji se masovni razvoj događa na temperaturi od 45-50 °C. Većina algi su općenito mezotermni organizmi, ali među njima je uvijek moguće razlikovati više ili manje termofilne koje se razvijaju u određenim temperaturnim rasponima.

Odnos algi prema temperaturnom faktoru utječe na njihovu vertikalnu distribuciju u vodnim tijelima. U raznim rezervoarima i vodotocima, zbog apsorpcije sunčevog zračenja gornjim slojevima vode, zagrijavaju se samo ti slojevi. Topla voda je manje gustoće od hladne vode, a vjetrom izazvane struje izjednačavaju njenu gustinu samo do određene dubine. S početkom vegetacijske sezone, sezone intenzivnog sunčevog zračenja, nastaje vrlo stabilna temperaturna stratifikacija vodenih stupova u prilično dubokim kontinentalnim stajaćim rezervoarima. U ovim rezervoarima formiraju se vodene mase koje su međusobno ograničene: topli i lagani površinski sloj - epilimnion i ispod njega masa hladnije i gušće vode - hipolimnion. U jesen se voda u rezervoaru hladi i temperaturna stratifikacija nestaje. U morima i okeanima također postoji stalan sloj temperaturnog skoka. Alge se mogu razviti samo u epilimniju (naime u eufotičnoj zoni), a organizmi koji najviše vole toplinu i svjetlost naseljavaju se u površinskim, dobro zagrijanim slojevima vode.

Utjecaj temperature na alge koje se razvijaju u vodenoj sredini je neobično velik. Temperatura je ta koja određuje njihovu geografsku distribuciju. Tako se vrste smeđih algi roda Lessonia nalaze samo unutar ljetne izoterme od 10 °C, vrste rodova Laminaria, Agarum, Alaria ne prelaze ljetnu izotermu od 20 °C, neke vrste Sargassum žive samo na temperatura od 22-23°C (Sargaško more). Čak iu Baltičkom moru, među zajednicama crvenih algi mogu se razlikovati manje termofilne (Furcellaria, Delesseria, Dumontia), koje žive na temperaturama ispod 4°C, i više termofilne (Nemalion), koje žive na temperaturama iznad 4°C. . Općenito, s izuzetkom široko rasprostranjenih euritermalnih vrsta (na primjer, nekih Fucales), distribucija algi pokazuje geografsku zonalnost: specifični toksoni morskih planktonskih i bentoskih algi ograničeni su na određene geografske zone. Dakle, velike smeđe alge (Macrocystis) dominiraju sjevernim morima. Kako se krećemo prema jugu, crvene alge počinju igrati sve istaknutiju ulogu, a smeđe alge nestaju u pozadini. Odnos broja vrsta crvenih i smeđih algi u arktičkim morima je 1,5, u Engleskom kanalu - 2, u Sredozemnom moru - 3 i na atlantskoj obali Centralne Amerike - 4,6. Ovaj odnos je važna karakteristika zonske pripadnosti bentoske flore.

Među zelenim algama poznate su i vrste koje više i manje vole toplinu. Na primjer, Caulerpa prolifera i Cladophoropsis fasciculatus ograničeni su na ekvatorijalnu zonu svjetskih oceana, a Codium ritteri - na sjeverne geografske širine.

Geografska zonalnost je također dobro izražena u morskim planktonskim algama. Morski tropski fitoplankton karakterizira značajno bogatstvo vrsta, ali vrlo niska produktivnost. Plankton tropskih voda izuzetno je bogat dinofitima i zlatnim algama. Tropske vode su siromašne dijatomejima, koja dominiraju sjevernim morima.

Temperaturni faktor također utječe na vertikalnu distribuciju morskih planktonskih i bentoskih algi.

Vertikalni optimum rasta morskih algi obično je određen složenim utjecajem toplinskog i svjetlosnog režima. Poznato je da kako temperatura pada, intenzitet disanja biljaka slabi brže od intenziteta fotosinteze. Trenutak kada se procesi disanja i fotosinteze međusobno balansiraju naziva se točka kompenzacije. Uslovi pod kojima se uspostavlja tačka kompenzacije optimalni su za razvoj određenih vrsta algi. U sjevernim geografskim širinama, zbog niskih temperatura, tačka kompenzacije se uspostavlja na većim dubinama nego u južnim geografskim širinama. Stoga nije neuobičajeno da se iste vrste algi nalaze na većim dubinama u sjevernim nego u južnim širinama.

Očigledno je da temperatura utječe na geografsku rasprostranjenost ovih (i drugih) algi prvenstveno indirektno – ubrzavanjem ili usporavanjem rasta pojedinih vrsta, što dovodi do njihovog izmještanja drugim vrstama koje intenzivnije rastu u datom temperaturnom režimu.

Svi navedeni abiotički faktori djeluju na razvoj i distribuciju algi u kompleksu, nadopunjujući se ili međusobno nadopunjujući.

Biotički faktori

Alge, kao dio ekosistema, obično su višestrukim vezama povezane sa svojim ostalim komponentama. Direktni i indirektni uticaji kojima alge trpe zbog vitalne aktivnosti drugih organizama klasifikuju se kao biotički faktori.

Trofički faktori. U većini slučajeva, alge u ekosistemima djeluju kao proizvođači organske tvari. S tim u vezi, najvažniji faktor koji ograničava razvoj algi u određenom ekosistemu je prisustvo potrošača koji egzistiraju jedući alge. Na primjer, razvoj zajednica u kojima dominiraju vrste iz roda Laminaria uz atlantsku obalu Kanade ograničen je brojem morskih ježeva koji se prvenstveno hrane ovom algom. U tropskim vodama u zonama koraljnih grebena postoje područja u kojima ribe u potpunosti jedu zelene, smeđe i crvene alge s mekim steljcima, ostavljajući plavo-zelene alge s tvrdim kalcificiranim školjkama nepojedenim. Uočava se nešto slično učinku intenzivne ispaše na livadske zajednice viših biljaka. Gastropodi se također prvenstveno hrane algama. Puzeći po dnu, jedu mikroskopske alge i sadnice makroskopskih vrsta. Masovnim razvojem ovih mekušaca može doći do ozbiljnih poremećaja u zajednicama algi u priobalju.

Alelopatski faktori. Utjecaj algi jednih na druge često je posljedica različitih alelopatskih odnosa. Bentosne alge, na primjer, počinju međusobno utjecati od trenutka sedimentacije i klijanja spora. Eksperimentalno je dokazano da zoospore Laminaria ne klijaju u blizini fragmenata taliju smeđih algi iz roda Ascophylum.

Konkurencija. Na razvoj pojedinih vrsta algi također može utjecati konkurencija. Dakle, vrste roda Fucales obično žive u zoni plime i oseke, podložni periodičnim (ponekad i do dva dana) sušenju. Ispod, u zoni stalno plavljenja, obično se nalaze gusti šikari drugih smeđih i crvenih algi. Međutim, na mjestima gdje ovi šikari nisu baš gusti, Fucales rastu na većim dubinama.

Simbioza. Posebno su zanimljivi slučajevi kohabitacije algi s drugim organizmima. Alge najčešće koriste žive organizme kao supstrat. Na osnovu prirode supstrata na kojem se naseljavaju obrastajuće alge, dijele se na epifite, koji žive na biljkama, i epizoite, koji žive na životinjama. Tako se vrste iz rodova Cladophora ili Oedogonium često mogu naći na kalcificiranim školjkama mekušaca; neke zelene, plavo-zelene i dijatomejske alge su česte u obraštanju spužvi. U zajednicama obraštaja uspostavljaju se slabe i kratkoročne veze između biljke domaćina i postrojenja za obraštanje.

Alge mogu živjeti i u tkivima drugih organizama - kako ekstracelularno (u sluzi, međućelijskim prostorima algi, ponekad i u membranama mrtvih ćelija), tako i intracelularno. Alge koje žive u tkivima ili ćelijama drugih organizama nazivaju se endofiti. Ekstracelularni i intracelularni endofiti među algama formiraju prilično složene simbioze - endosimbioze. Odlikuje ih prisustvo manje ili više trajnih i jakih veza između partnera. Endosimbioiti mogu biti razne alge - plavo-zelene, zelene, smeđe, crvene i druge, ali su najbrojnije endosimbioze jednostaničnih zelenih i žuto-zelenih algi sa jednoćelijskim životinjama. Alge uključene u njih nazivaju se zoohlorela i zooksantela.

Žuto-zelene i zelene alge formiraju i endosimbioze sa višećelijskim organizmima - slatkovodnim spužvama, hidrama itd. Osobene endosimbioze plavo-zelenih algi sa protozoama i nekim drugim organizmima nazivaju se sincijanozom. Nastali morfološki kompleks naziva se cijanom, a plavo-zelene alge u njemu nazivaju se cijanela. Često se druge vrste ovog odjela mogu naseliti u sluzi nekih plavo-zelenih vrsta. Obično koriste gotova organska jedinjenja koja se formiraju u izobilju prilikom razgradnje sluzi kolonije biljke domaćina i intenzivno se razmnožavaju. Ponekad njihov brzi razvoj dovodi do smrti kolonije biljke domaćina.

Među simbiozama koje formiraju alge, najzanimljivija je njihova simbioza s gljivama, poznata kao simbioza lišajeva, uslijed koje je nastala posebna skupina biljnih organizama pod nazivom “ lišajevi" Ova simbioza pokazuje jedinstveno biološko jedinstvo koje je dovelo do pojave fundamentalno novog organizma. Istovremeno, svaki partner simbioze lišajeva zadržava karakteristike grupe organizama kojoj pripada. Lišajevi predstavljaju jedini dokazani slučaj nastanka novog organizma kao rezultat simbioze dvoje.

Antropogeni faktori

Kao i svako drugo živo biće, čovjek je kao član biocenoze biotički faktor za druge organizme ekosistema u kojem se nalazi. Polaganjem kanala i izgradnjom rezervoara ljudi stvaraju nova staništa za vodene organizme, često fundamentalno različita od rezervoara datog regiona u hidrološkim i termalnim uslovima. Trenutno, nivo produktivnosti mnogih kontinentalnih vodnih tijela često je određen ne toliko prirodnim uvjetima koliko društvenim i ekonomskim odnosima. Ispuštanje otpadnih voda često dovodi do iscrpljivanja sastava vrsta i smrti algi ili do masovnog razvoja pojedinih vrsta. Prvi se javlja kada se toksične supstance ispuštaju u rezervoar, drugi se dešava kada je rezervoar obogaćen nutrijentima (posebno jedinjenjima azota i fosfora) u mineralnom ili organskom obliku – tj. antropogena eutrofikacija vodnih tijela. U mnogim slučajevima dolazi do spontanog obogaćivanja rezervoara nutrijentima u takvom obimu da rezervoar kao ekološki sistem postaje preopterećen njima. Posljedica toga je pretjerano brz razvoj algi - „cvjetanje vode“. Na alge, posebno aerofitne i zemljišne alge, također mogu utjecati atmosferske emisije toksičnog industrijskog otpada. Često su posljedice nehotične ili namjerne ljudske intervencije u život ekosistema nepovratne.

Čitava površina okeana je zeleno carstvo planktona. Duž morskih obala umjerenog pojasa stijene i kamenje obrasle su raznim jednoćelijskim algama i dugim zelenim nitima – filamentima. Malo dalje nalaze se veličanstveni gusti šikari. Ulva salata se kovrča sa obilnim zelenilom, ponekad ljubičasta sa prelivim bojama. Neke svijetle karminske grane su isprepletene s njim.

Ovdje se iz dubine protežu najduže i iznenađujuće snažne stabljike algi. Sa svojim donjim krajem raširenim u vidu brojnih sisaljki, stoje kao na sidru, pričvršćeni za dno, stijene, kamenje i školjke. Fleksibilne stabljike debljine 1 centimetar izvlače lišće na površinu - ploče duge 1,5 ili više metara. U dnu lista nalaze se velike otekline ispunjene zrakom. Uz pomoć ovih plivačkih mjehura, alge plutaju po vodi. Sa dna se diže čudna biljka - jedan list! Listna ploča je dugačka 2-4 metra, na peteljci približno iste dužine, zakačena siskom za dno mora. Nema stabljike, nema korijena. Ovo je također kelp, ali druge vrste - šećerna kelp. A evo još jedne morske alge: na tankoj peteljci se poput lepeze uzdiže prema svjetlosti prstasto secirana ploča originalne boje masline.

U podvodnoj šumi, zbog neobičnih oblika vegetacije zaboravite da su sve alge. Nemaju listove, stabljike ili korijenje. Ali čini se da gledamo biljke sa svim ovim organima.

Zapravo, zar ove palme nisu visoke tri metra sa deblom debljine desetak centimetara? Imaju raširenu krošnju, svaka grana sa jednim dugim uskim listom - cijela šuma palmi pod morskim talasom. A opet, ovo je šuma algi nalik drvetu - lesonia - samo što izgledom podsjeća na palmu.

Laminarije su smeđe alge koje osim zelenih imaju pigmente - hlorofil, i druge - smeđe. Laminarije su izvanredne po tome što su podvrgnute godišnjem opadanju listova: lisne ploče se zamjenjuju, a peteljke i stabljike su višegodišnje. U našim sjevernim morima opadanje lišća u podvodnoj šumi algi počinje u drugoj polovini novembra.

U južnim morima, bogatstvo podvodnih šuma podsjeća na kopnene šume tropskih regija. A prvo mjesto u njima pripada algi koja se zove macrocystis. Duži je od najviših stabala na Zemlji. Uzdižući se na dno mora pod oštrim uglom, njegovo deblo naraste do 300 metara u dužinu. Gola na dnu, ima mnogo uskih listova, svaki sa jednim mjehurom ispunjenim zrakom u dnu. I cijeli dio u obliku lista pluta u vodi, dopirući do njene površine, gdje formira guste plutajuće šikare, pa čak i šikare. Ova alga se tako čvrsto drži za dno svojim rizoidima - granama u obliku korijena donjeg dijela debla - da se ne boji najjačih oluja Zapadnog okeana, a "nijedna stijena ih ne može izdržati", piše Charles Darwin, "ma koliko jaka bila."

Svaka takva alga pruža utočište mnogim živim bićima. Na njegovim pločama koralji grade svoje graciozne strukture. S njima se takmiče sve vrste mekušaca, koji također polažu pravo na ugodno mjesto u šikarama algi.

„Nebrojeni rakovi sede na svim delovima biljke. Ako otresete korijenje“, nastavlja Charles Darwin, „ispast će čitava gomila malih riba, mekušaca, sipa, svih vrsta rakova, morskih ježeva, morskih zvijezda, prekrasnih holoturijana, planarija i puzajućih nereida raznih oblika. njih.”

Darwin kaže da za ove ogromne podvodne šume smatra da je moguće samo jedno poređenje: sa šumama tropskih regija. „A ipak, ako bi se u bilo kojoj zemlji uništila šuma, ne mislim“, zaključuje on, „da bi barem približno isti broj životinjskih vrsta stradao kao uništenjem ove alge“.

Podvodne šume algi su spasile više od jednog morskog plovila od olupine, formirajući prirodne plutajuće lukobrane ili dobre jastuke u blizini stijena i grebena. Velike alge morske alge čine podvodne šume duž obale Sjeverne Amerike, na južnom dijelu Amerike, a ovdje uz obalu Kamčatke.

Među šumama alge ima i kraćih, do 1 metar visine, ali vrlo guste. Na našem sjeveru zauzimaju priobalno područje bez vode u vrijeme oseke. I već počinju dublje, više šume, koje nisu izložene za vrijeme oseke.

Šume niskog rasta obično formiraju smeđe alge - fukus. Iz kratke peteljke, pričvršćene za kamenčiće, izlazi tamnosmeđa ravna vrpca, račvasto razgranata. Uzdužna vena se proteže niz sredinu trake. Postoje mnoge strnaste smeđe alge, ali postoje i grmoliki oblici. Obično se nalaze isprepletene fukusom i drugim algama.

U Atlantskom okeanu, istočno od Antila, ogromno područje poznato kao Sargaško more zauzimaju plutajuće smeđe alge. Po izgledu, ove alge se mogu zamijeniti s višim biljkama. Cilindrično razgranata stabljika. Nosi uske listove sa srednjom ivicom. Grane su jako skraćene i živo nalikuju cvatovima. Neke od grana su vrlo kratke, na vrhu su nabrekle u kuglice - mjehuriće sa zrakom, vrlo slične bobicama. Jedna od vrsta sargasuma zvala se morsko grožđe ili naplavljeno drvo.

Ali to su biljke sa zapadnih obala Afrike i istočnih američkih obala. Morske struje ih odvode od njihovih izvornih staništa i nose u mirnije područje okeana. Struja Golfske struje kreće se od zapadne Indije do Arktičkog okeana, a od Afrike do Amerike, preko Atlantskog okeana, teče ekvatorijalna struja.

Sargaško more leži otprilike između ostrva Azori, Kanari i Zelenortska ostrva (20°-40° severne geografske širine i 70°-30° istočne geografske dužine). Drevni mornari su već znali za to. Iza Herkulovih stubova (kako je nazvan Gibraltarski moreuz) postoji, rekli su Feničani, želatinasto more u kome se brodovi zaglavljuju.

Zaista, ove plutajuće šume predstavljaju ozbiljnu prepreku za brodove. Nekada su oni bili povod za pobunu mornara protiv Kolumba kada su njegovi brodovi upali u gustiš morskog grožđa. Masa algi izgledala je tako gusta da je mornare obuzeo užas: kako su mogli proći dalje kroz takvu gustiš? Bili su u životnoj opasnosti i tražili su povratak. Gustoća nakupina sargasuma je tolika da iz daljine izgledaju kao ostrva, nasukana.

U Sargaškom moru dubina jedva prelazi 2 kilometra, a samo na mjestima doseže 5-6 kilometara. U njemu blizu površine plutaju mase algi koje se razmnožavaju.

Još jedan, iako manji, klaster poznat je u Atlantskom okeanu - između Bahama i Bermuda. Takođe postoji u Tihom okeanu, uz obalu Kalifornije. Da bismo zamislili koliko su ove akumulacije smeđih algi velike, dovoljno je reći da zauzimaju površinu sedam puta veću od Francuske!

Na velikim dubinama rastu crvene alge - grimizne alge. Ima ih u našim sjevernim, južnim i dalekoistočnim morima. Neka grimizna trava dobro se širi u plitkim srednjim zonama. Oni puze u podnožju podvodnih šuma velikih algi, poput lišajeva i mahovina u našim sjevernim kopnenim šumama. Obično su to mali, nježni grmovi visine samo nekoliko centimetara. Oni su ili u ljupkim ružičastim tonovima, a onda odjednom isprepleteni tamnim grimiznim grmljem, gotovo crnim, ili obučeni u ljubičasto. Neki imaju plavi ili mat zeleni odljev, dok se drugi čini da su pozlaćeni sunčevim zracima i požutjeli.

U dubokim zonama sjevernih mora dno je prekriveno jarko crvenim grmovima ljubičaste trave, koje je teško ne smatrati višim biljkama. Čini se da na granama imaju pravo lišće sa mrežom vena. Ali ova biljka, deleseria, takođe je alga.

Postoje ljubičaste mrlje koje izgledaju kao crvene ploče pričvršćene za tlo u podnožju. Ponekad su to samo niti koje se ne granaju, ponekad uske trake. Među takvim žbunastim žbunastim šumama ističu se osebujni ljubičasti grmovi - kameni grmovi. Zovu se tako zbog svoje sposobnosti da se natapaju krečom. Izgledaju vrlo slični koraljima: svijetlo ružičasti, tvrdi grmovi.

Vezane alge žive u relativno uskom obalnom pojasu. Njegova površina je određena na približno 1/10 ukupne površine Svjetskog okeana.

Jedna desetina! Ali život je rasprostranjen po cijelom Svjetskom okeanu, i to ne samo u gornjim slojevima, već i na velikim dubinama. Sada je poznato da na najvećim dubinama (10.000 metara), u carstvu vječne crne noći, gdje je čak niska temperatura od oko +2°, a vode nepomične, postoji život.

Muljevito morsko dno je prošarano rizomima, spužvama, morskim anemonama i polipima. Crvi, školjke i mekušci roje se među koraljnim strukturama. Ogromne ribe plivaju, svijetleći u mraku zelenim, plavim, ljubičastim, crvenim svjetlom; hvatajući zubi vire u ogromnim ustima; ispod usta se nalazi subfaringealna vrećica. Oluja ovih mesta! Mnogi glavonošci su takođe grabežljivci. Nežni pipci morskih anemona su uvijek na oprezu.

Rizomi, bodljikaši morski krastavci i neki drugi beskičmenjaci zadovoljavaju se blatom za ručak. Mnogi stanovnici morskih dubina čekaju milost od stanovnika gornjih katova u obliku kiše s leševa mrtvih životinja i izmeta živih. I, naravno, u dubinama, baš kao i na zemlji, vodi se direktna bitka između predatora. Neki proždiru druge. A cijeli ovaj ogromni podvodni svijet, upečatljiv svojom originalnošću oblika, veličina, boja, još uvijek u velikoj mjeri misteriozan i nepoznat, duguje svoje postojanje i procvat zelenim algama. S njima on čini ogromnu zajednicu, povezanu vječnim vezama života.

Složen i dug lanac snage. Njegov je kraj spušten na dno okeana, a vezu po kariku, beskonačno vijugajući putem od jednog živog bića do drugog, uspinje se do gornjih slojeva Svjetskog okeana.

Ovdje je rasprostranjen stolnjak koji se samostalno sastavlja! Bezgranični plavi stolnjak sa zlatnim zečićima. Skaču i brčkaju u vodi, prodiru duboko u njene dubine i igraju se vlastitim odrazom. I bezbroj algi, jedva vidljivih golim okom, a da ne promaše, hvataju zečiće svojim sićušnim tijelima i izvode veliki kosmički posao zelene biljke. Oni su tvorci organske materije, primarne hrane za sve stanovnike okeana.

Veliki lanac ishrane u morima počinje na stolnjaku koji se samostalno sastavlja. Mikroskopske alge služe kao hrana za mikroskopske životinje, zajedno s njima čine populaciju gornjih slojeva - planktona debljine stotinu, a ponekad i više metara.

Ova mala stvorenja niko ne naziva "šumom", iako se svi slažu da šume morskih algi formiraju podvodne šume. Ali na kraju krajeva, morske životinje ne hrani morske životinje, već jednostanične i kolonijalne zelene planktonske alge.

Čak iu hladnim morima, na primjer u Barentsovom moru, 1 m3 vode u gornjim slojevima sadrži do trideset miliona jedinki, au toplim - čak i više.

Darwin se tokom svog putovanja oko svijeta živo zainteresirao za planktonske alge, koje je pronašao u izobilju kod brazilske obale. “Cijela površina vode, kako je pokazala studija pod lupom, bila je prekrivena komadima sitno isjeckanog sijena sa nazubljenim krajevima.” Bile su cilindričnog oblika i skupljene u hrpe od po dvadeset do šezdeset komada. „Sigurno ih je bezbroj: naš brod je prošao kroz nekoliko traka ovih algi“, kaže Darwin, „od kojih je jedna bila široka desetak metara i, sudeći po prljavoj boji vode, protezala se najmanje dva i pola milje."

Sitne alge se razmnožavaju neverovatnom brzinom. Stoga ne čudi što su planktonske alge poznate po svojim žetvama, kako se može nazvati njihova godišnja proizvodnja. Određeno je na tri stotine milijardi tona.

Chlorella je prva na listi najproduktivnijih algi. Ovo zeleno čudo daje četrnaest puta više od, na primjer, pšenice. Sadrži 50% proteina, dok pšenica sadrži samo 12%. Zato biolozi smatraju da je klorela prvi kandidat za satelit astronauta za letove na velike udaljenosti. Planktonske alge su primarna hrana cijelog života u Svjetskom okeanu, stolnjak koji se samostalno sklapa za one koji su lišeni hlorofila, bez kojeg bi okean bio mrtva pustinja.

Neki od njih direktno jedu alge, drugi skupljaju proizvode njihovog raspadanja, a treći žderu životinje koje se hrane algama. Organska kiša polako pada sa bogate trpeze iz gornjih slojeva. Putem ga pokupe i odnesu jedni od drugih stanovnici srednjih voda, a zatim se za nekog drugog spuštaju dublje u hranjivi potok. A bakterije će preuzeti ostatke sa stola i dovesti stvar do kraja - do mineralnih komponenti.

Ujedno će označiti početak novog kruga života: mineralne tvari će se otopiti u vodi, a pokupit će ih alge - iste one koje love sunčeve zrake. Tako se odvija vječni tok života, vječni ciklus tvari u vodi. A glavnu kosmičku ulogu u tome igraju planktonske alge.

Predavanje 2. Biljna raznolikost. Morske alge

Taksonomija biljaka bavi se proučavanjem i opisom biljnih vrsta i njihovom distribucijom u grupe na osnovu sličnosti strukture i porodičnih odnosa među njima, stvarajući klasifikaciju.

Tabela 1. Taksonomske kategorije i svojte na primjeru krumpira:

Niže biljke ili alge

Opće karakteristike. Alge su velika grupa fotosintetskih, pretežno vodenih, fotoautotrofnih eukariotskih biljaka. Većinu algi karakteriziraju: uglavnom vodeno stanište, ali veliki broj vrsta nalazi se i na kopnu (na površini tla, vlažnom kamenju, kori drveća itd.).

Većina algi je suspendirana u vodenom stupcu ili aktivno pluta ( fitoplankton ), neki vode vezani stil života ( fitobentos ). Zelene alge žive u priobalnom pojasu na malim dubinama, smeđe alge sadrže pigmente koji im omogućavaju da žive na dubini do 50 m, a skup fotosintetskih pigmenata crvenih algi omogućava im da žive na dubini od 100-200 m. , a neki predstavnici se nalaze i na dubini do 500 m.

Tijelo algi može biti jednoćelijsko, kolonijalno ili višećelijsko. Ako je višećelijski organizam, onda se njegovo tijelo ne diferencira na organe i tkiva i naziva se talus, ili talus. U složeno organiziranim algama može se uočiti elementarna diferencijacija tijela, oponašajući organe viših biljaka - pojavljuju se rizoidi, stabljike i lisnate formacije.

Struktura ćelije.Ćelije većine algi imaju ćelijski zid formiran od celuloze i pektina (samo kod primitivnih pokretnih jednoćelijskih i kolonijalnih algi; u zoosporama i gametama ćelije su ograničene samo plazmalemom); ćelijski zid je gotovo uvijek prekriven sluzom. Protoplast ćelija sastoji se od citoplazme, jednog ili više jezgara i hromatofora (plastida) koji sadrže hlorofil i druge pigmente; hromatofore sadrže posebne formacije - pirenoidi - proteinska tijela oko kojih se nakuplja škrob, nastao tokom fotosinteze. Vakuole su obično dobro razvijene; ponekad (posebno u pokretnim ćelijama) postoje posebne kontraktilne vakuole; Većina mobilnih algi ima flagele i formaciju osjetljivu na svjetlost - oko, ili stigmu, zahvaljujući kojoj alge imaju fototaksija (sposobnost aktivnog pokretanja cijelog organizma prema svjetlosti).

Razmnožavanje je aseksualno i polno, aseksualna reprodukcija provodi se pomoću zoospora (pokretnih) ili spora (nepokretnih). Aseksualna reprodukcija se može vršiti i vegetativnim razmnožavanjem fragmentacijom steljke, diobom ćelija jednoćelijskih algi, au kolonijalnim algama - zbog kolapsa kolonija.

Seksualna reprodukcija nastaje stvaranjem mnogih specijalizovanih zametnih ćelija – gameta i njihovim spajanjem (oplodnjom), što je seksualni proces. Kao rezultat fuzije nastaje zigota koja je prekrivena debelom zaštitnom ljuskom. Nakon perioda mirovanja (rjeđe odmah), zigota prerasta u novu jedinku, formiranu uglavnom mejotičkom diobom (zigotska redukcija).

Crvene alge ili ljubičaste alge. Jedno od potkraljevstava biljnog carstva. Među ljubičastim algama postoje i jednoćelijske i višećelijske nitaste i lamelarne alge (sl.). Od 4000 vrsta, samo 200 se prilagodilo životu u slatkovodnim tijelima i na tlu, ostale su stanovnici mora. Boja crvenih algi je raznolika, određena je različitim kvantitativnim sadržajem pigmenata: zelenih - klorofila A I d, karotenoidi i fikobilini: crvena (fikoeritrin) i plava (fikocijanin). Štoviše, boja algi je različita na različitim dubinama; u plitkoj vodi su žuto-zelene, zatim ružičaste, a na dubini većoj od 50 m postaju crvene. Maksimalna dubina na kojoj su grimizne bube pronađene je 500 m, gdje koriste plavo-ljubičaste talasne dužine sunčeve svjetlosti. Što je talasna dužina kraća, veća je njena energija, pa svetlosni talasi najkraće talasne dužine prodiru do najveće dubine. Štaviše, roniocima izgledaju crne, tako efikasno upijaju svu svjetlost koja pada na njih, da na površini izgledaju crveno. Pigmenti su koncentrisani u hromatoforima koji izgledaju kao zrna ili pločice; pirenoida nema.

Stanični zid je pektin-celulozni, sposoban za snažno stvaranje sluzi, zbog čega kod nekih algi cijeli talus poprima ljigavu konzistenciju. Mnogi ljudi mogu imati kalcijum karbonat (CaCO 3) ili magnezijum (MgCO 3) deponovan u svojim zidovima.

Proizvod asimilacije je ljubičasti skrob, po strukturi sličan glikogenu. Za razliku od običnog škroba, kada je obojen jodom, poprima smeđe-crvenu boju.

Grimizni cvjetovi su od velike praktične važnosti. Od njih se dobija agar-agar koji se koristi u konditorskoj i mikrobiološkoj industriji, a mnogi od njih su sirovine za proizvodnju ljepila. Jod i brom se dobijaju iz pepela grimiznih biljaka. Neke crvene alge se koriste za ishranu stoke. U Japanu, Kini, ostrvima Okeanije i SAD grimizne gljive se koriste kao hrana. Ljubičasta smatra delikatesom. crvene alge Chondrus koristi se za proizvodnju karagena - posebnih polisaharida koji suzbijaju reprodukciju virusa AIDS-a.

Odjel Smeđe alge. Odjel obuhvata oko 1500 vrsta višećelijskih, uglavnom makroskopskih (do 60-100 m) algi, vodećih vezanih ( bentoska) Životni stil. Najčešće se nalaze u plitkim obalnim vodama svih mora i oceana, ponekad daleko od obale (na primjer, u Sargaškom moru).

Struktura. Talusi smeđih algi imaju najsloženiju strukturu među algama. Jednoćelijski i kolonijalni oblici su odsutni. U visoko organiziranim stanicama, talus se djelomično diferencira, formirajući anatomske strukture nalik tkivu (na primjer, sitaste cijevi s kosim pregradama). Kao rezultat toga, dolazi do formiranja dijelova "stabljike" i "listova" talusa, koji obavljaju heterogene funkcije. Alge se fiksiraju u supstratu pomoću rizoida.

Ćelije smeđih algi su mononuklearne sa brojnim hromatoforima koji izgledaju kao diskovi ili zrna. Smeđa boja algi nastaje zbog mješavine pigmenata (hlorofil, karotenoidi, fukoksantin). Glavna rezervna supstanca je laminarin(polisaharid sa vezama između ostataka glukoze osim škroba), deponovan u citoplazmi. Ćelijski zidovi su jako sluzni. Sluz pomaže u zadržavanju vode i na taj način sprečava dehidraciju, što je važno za međuplimne alge.

Reprodukcija seksualne i aseksualne. Vegetativno razmnožavanje vrši se dijelovima talusa.

Kelp. Predstavnici roda algi poznati su kao “morski kelj” (sl.). Rasprostranjeni su u sjevernim morima. Zreli sporofit alge je diploidna biljka dužine od 0,5 do 6 ili više metara.

Talus alge ima jednu ili više ploča nalik na listove smještene na jednostavnoj ili razgranatoj strukturi nalik stabljici koja je pričvršćena za supstrat pomoću rizoida. Formacija nalik stabljici sa rizoidima je višegodišnja, a oštrica svake godine odumire i ponovo izraste u proljeće.

Tipični predstavnici smeđe alge su kelp, macrocystis (njegov ogroman stelj doseže dužinu od 50-60 m), fucus, sargassum.

Značenje. Kao autotrofi, alge su glavni proizvođači (tj. proizvođači) organskih tvari u različitim vodnim tijelima. Osim toga, tokom procesa fotosinteze oslobađaju kisik, stvarajući tako povoljne uvjete za život ne samo vodenih, već i kopnenih organizama.

Alge igraju ogromnu ulogu u ljudskom životu: one su hrana za mnoge komercijalne ribe i druge životinje, služe kao aditivi u raznim nutritivnim mješavinama, dio su krmnih smjesa, a neke alge (na primjer, "morski kelj") se jedu . Ćelije smeđih algi na vrhu ćelijskog zida celuloze prekrivene su pektinom koji se sastoji od alginske kiseline ili njenih soli; kada se pomiješaju s vodom (u omjeru 1/300), alginati formiraju viskoznu otopinu. Alginati se koriste u prehrambenoj industriji (za proizvodnju marshmallowa, marmelade), u parfimeriji (za proizvodnju gelova), u medicini (za proizvodnju masti), u hemijskoj industriji (za proizvodnju ljepila, lakova) . U tekstilnoj industriji koriste se za izradu vodootpornih tkanina otpornih na blijeđenje. Morske alge se koriste za proizvodnju gnojiva, joda i broma. Jod se ranije dobijao isključivo iz smeđih algi. Smeđe alge mogu poslužiti kao indikator lokacije zlata, u stanju su da ga akumuliraju u ćelijama talusa.

Odjel zelenih algi. Odjel objedinjuje oko 13.000 vrsta, ovo je najobimniji odjel među algama. Posebnost je čista zelena boja talina, uzrokovana prevlašću hlorofila nad drugim pigmentima. Distribuirano posvuda. Pretežno zelene alge su stanovnici slatkovodnih tijela, ali postoje i morske vrste. Neki žive na kopnu. Postoje vrste koje stupaju u simbiotske odnose sa nekim životinjama (spužvi, koelenterati, plaštasti) i gljivama.

Struktura. Zelene alge su predstavljene jednoćelijskim, kolonijalnim i višećelijskim oblicima. Ćelije imaju gustu celulozno-pektinsku ljusku i mogu biti mononuklearne ili multinuklearne. Citoplazma sadrži hromatofore sa pigmentima (uglavnom hlorofil a i b). Osim hlorofila, ćelije sadrže karotenoide, ksantofile i druge pigmente. Kloroplasti su slični plastidima viših biljaka. Glavna tvar akumulirana u hloroplastima je skrob.

Zelene alge se smatraju precima kopnenih biljaka: imaju iste setove fotosintetskih pigmenata, ljuska sadrži ne samo celulozu, već i pektin, rezervna tvar je škrob, rezervne hranjive tvari se ne akumuliraju u citoplazmi (kao druge alge), već u plastidima.

Rod Chlamydomonas. U prijevodu - jedan organizam prekriven starogrčkom odjećom - klamizom. Jednoćelijske alge koje žive uglavnom u plitkim vodama zagađenim organskom materijom (Sl. 60). Ćelija Chlamydomonas ima okrugli ili ovalni oblik, prednji kraj je šiljast u obliku izljeva. Sadrži dvije flagele jednake veličine, uz pomoć kojih se Chlamydomonas kreće u vodi. Ćelijska membrana je pektin-celulozna. U sredini ćelije nalazi se hromatofor u obliku čaše sa velikim pirenoidom. Jezgro se nalazi u udubljenju hromatofora. Na prednjem kraju ćelije nalazi se stigma i pulsirajuće vakuole.

Chlamydomonas se razmnožava i aseksualno i spolno. U životnom ciklusu dominira haploidna faza. Prilikom aseksualnog razmnožavanja, Chlamydomonas gubi flagele, sadržaj ćelije se mitotički dva puta deli, a ispod ljuske matične ćelije formiraju se četiri ćelije kćeri. Svaki od njih luči školjku i formira flagele, pretvarajući se u zoospore.

Pod uticajem enzima, ljuska matične ćelije se uništava, a one izlaze, narastu do veličine matične ćelije i takođe prelaze na aseksualnu reprodukciju (Sl. 61).

Seksualni proces kod mnogih vrsta Chlamydomonas odvija se prema tipu izogamije. Sadržaj ćelije se dijeli i formira 8 do 32 gamete, koje podsjećaju na zoospore, ali su manje veličine. Stapaju se ćelije različitih spolnih znakova. Nastala zigota postaje prekrivena debelom membranom i ulazi u period mirovanja. Kada nastupe povoljni uslovi, sadržaj zigospore se mejotski dijeli i formiraju se četiri haploidne ćelije od kojih svaka postaje nova hlamidomonasa.

Kod nekih vrsta seksualni proces se odvija prema vrsti heterogamije (obe gamete su pokretne, ali je ženska gameta veća od muške) ili prema vrsti oogamije (ženska gameta je nepokretna).

Rod Chlorella. Jednoćelijska alga koja živi u slatkim i slanim vodenim tijelima, na vlažnom tlu i stijenama (Sl. 62). Ćelije izgledaju kao zelene kuglice prečnika do 15 mikrona. Nema flagele, okele ili kontraktilne vakuole. Ćelije imaju hromatofor u obliku čaše sa ili bez pirenoida i malo jezgro. Chlorella mnogo efikasnije koristi sunčevu energiju za fotosintezu. Ako kopnene biljke koriste oko 1% sunčeve energije, onda klorela koristi 10%. Seksualni proces za ovu algu nije poznat. Aseksualna reprodukcija se događa mitotičkom podjelom sadržaja matične stanice dva ili tri puta. Kao rezultat diobe formiraju se četiri ili osam nepokretnih spora ( aplanospore). Nakon što majčinska membrana pukne, ćelije izlaze, povećavaju se i ponovo se dijele.

Klorela je zanimljiva jer njene ćelije sadrže veliku količinu nutrijenata - 50 kompletnih proteina, masnih ulja, ugljenih hidrata, vitamine A, B, C i K, pa čak i antibiotike (a sadrži 2 puta više vitamina C od limunovog soka). Toliko se intenzivno razmnožava da se broj njegovih ćelija povećava hiljadu puta dnevno.

Chlorella je bila prva alga koju su ljudi počeli uzgajati u kulturi. Korišten je kao eksperimentalni objekt za proučavanje nekih faza fotosinteze. U nekim zemljama (SAD, Japan, Izrael) stvorene su pilot pogone za uzgoj hlorele i proučavana je mogućnost korištenja hlorele kao izvora hrane za ljude. Japanci su naučili da prerađuju hlorelu u bijeli prah bogat proteinima i vitaminima. Može se dodati u brašno za pečenje peciva. Osim toga, klorela se koristi kao izvor jeftine hrane za stoku i u biološkom tretmanu otpadnih voda.

Klasa Ulotrix. Višećelijske alge čiji je talus nitasti ili lamelarni. Najpoznatiji predstavnici pripadaju rodu Ulotrix i rodu Ulva. Nerazgranate niti ulotrixa, koje se pričvršćuju za podvodne objekte - kamenje, gomile, šljokice, itd., formiraju zelene čuperke. Sve ćelije (osim izdužene bezbojne rizoidne ćelije, uz pomoć koje se alge pričvršćuju) imaju sličnu strukturu. U središtu ćelije nalazi se jezgro i hromatofor koji ima oblik otvorenog prstena. Kromatofor sadrži nekoliko pirenoida. Rast niti u dužinu nastaje zbog diobe ćelije u poprečnom smjeru. Raste u brzim rijekama i vodi privržen način života (Sl. 65).

Pod povoljnim uslovima, ulothrix se razmnožava zoosporama sa četiri flagele. Formiraju se u parnim brojevima (2, 4, 8 ili više). Zoospore dolaze u različitim veličinama - velikim i malim. Sposobnost aktivnog pomicanja zoospora doprinosi širenju ulotrixa. Seksualni proces se odvija prema vrsti izogamije. Pojedinačne ćelije filamenta se transformišu u gametangiju, u kojoj se formiraju biflagelne gamete. Kada se spolne ćelije spoje, formira se zigota sa četiri biča. Zatim odbacuje svoje flagele i prelazi u stanje mirovanja.

Nakon toga, zigota se deli redukciono, stvarajući četiri ćelije, od kojih svaka formira novu nit.

Važna evolucijska linija povezana je s prijelazom iz filamentoznog talusa u lamelarni. Upravo takav oblik je talus kod predstavnika roda Ulva (morska salata). Izvana, ulva podsjeća na tanak zeleni list celofana; njen talus do 150 cm sastoji se od dva sloja ćelija. Ulvu karakterizira smjena generacija, a diploidni sporofit i haploidni gametofiti se ne razlikuju po izgledu. Ova smjena generacija se zove izomorfna.

Rod Spirogyra. Zelene nitaste alge dužine do 8-10 cm (sl. 63). Brojne vrste spirogira žive u slatkovodnim i stajaćim vodama. Grozdovi Spirogyra filamenata formiraju blato. Niti su nerazgranati, formirani od jednog reda cilindričnih ćelija. Nema bičastih faza.

U središtu ćelija nalazi se veliko jezgro. Okružena je citoplazmom, koja se u obliku lanaca razilazi od centra ćelije do periferije. Ovdje se spajaju sa zidnim slojem citoplazme. Pramenovi prodiru u veliku vakuolu. Ćelije sadrže hromatofore u obliku vrpce, spiralnog oblika. Nalaze se od zida do zida sa unutrašnje strane školjke. Kod različitih vrsta Spirogyra, broj hromatofora se kreće od 1 do 16. Veliki bezbojni pirenoidi nalaze se u velikom broju u hromatoforima. Izvana je alga okružena mukoznim omotačem.

Rice. . Ljestvice konjugacije Spirogyra

Alge rastu u dužinu poprečnom diobom stanica. Spirogyra se razmnožava aseksualno i spolno. Aseksualno razmnožavanje vrši se dijelovima niti kada se slučajno prekinu.

Seksualni proces se odvija konjugacijom (slika 64). Konjugacija može biti merdevina ili bočna. U konjugaciji sa ljestvicom, dvije niti su paralelne jedna s drugom. Susjedne ćelije formiraju izrasline u obliku kupole koje rastu jedna prema drugoj.

Na mjestu kontakta, pregrade koje razdvajaju ćelije se rastvaraju i formira se kanal koji povezuje obje ćelije. Sadržaj jedne ćelije (muške) je zaobljen i kroz cev teče u drugu (žensku), a njihov sadržaj (pre svega jezgra) se spaja. Sa lateralnom konjugacijom, oplodnja se događa unutar jedne niti. U ovom slučaju se uočava fuzija protoplasta dvije susjedne ćelije.

Zigota nastala kao rezultat oplodnje je okružena debelim ćelijskim zidom i ulazi u period mirovanja. U proljeće, zigota prolazi kroz redukcijsku diobu i formira četiri haploidna jezgra. Tri jezgra se degeneriraju, a četvrta se mitotički dijeli i stvara novu haploidnu nit. Dakle, Spirogyra prolazi kroz svoj životni ciklus u haploidnoj fazi; samo je njena zigota diploidna.

Ciljevi: sistematizovati i generalizovati znanja učenika o algama kao posebnoj grupi biljnih organizama, razvijati kognitivni interes za predmet, pažnju, međusobno uvažavanje i sposobnost za rad u grupi.

Oprema: tabele “Jednoćelijske alge”, “Višećelijske alge”, “Smeđe i crvene alge”; set kartica sa zadacima za 4-5 grupa.

Tip časa: generalizacija i sistematizacija znanja.

Plan lekcije:

1. Organizacioni trenutak, upoznavanje sa pravilima i karakteristikama lekcije.
2. Rad u grupama.
3. Rezimirajući.

Tokom nastave

Odeljenje je podeljeno u 4-5 timova na osnovu žrebanja. Takođe, među jakim učenicima, po želji se biraju pomoćni nastavnici (žiri od 2 osobe) za brojanje bodova. Prvi i treći zadatak se rade pismeno tokom grupnog rada. Drugi zadatak je pitanje koje kapiten svake ekipe izvlači iz crne kutije, raspravlja se u grupi i predstavlja žiriju. Mogući dodaci odgovorima protivnika. Prilikom izračunavanja rezultata identifikuju se pobjednički timovi, čiji učesnici dobijaju maksimalnu ocjenu. Posebno se ohrabruju i najaktivniji učenici iz manje uspješnih timova.

Zadatak br. 1 "Ukrštenica"

okomito:

1. Kelp.
2. Crvena alga koju ljudi koriste kao hranu.
3. Alga koja može rasti na površini leda i snijega.
4. Posebne izrasline algi koje služe da ih pričvrste za tlo.
5. Nitaste alge.
6. Kolonijalne zelene alge.
7. Šta se formira u vodnim tijelima od zelenih algi spirogyra?
8. Koji je drugi naziv za crvene alge?

Horizontalno:

1. Organela kretanja jednoćelijskih algi.
2. Koje tvari određuju boju algi?
3. Tijelo algi.
4. Organela algi koja sadrži hlorofil.
5. Grupa algi čije su ćelije raspoređene u jedan red jedna za drugom.
6. Koja vrsta smeđe alge se zove "morski kelj"?
7. Pokretne ćelije sa flagelama, nastale tokom aseksualnog razmnožavanja algi.
8. Zelena alga koja se zove "morska salata".
9. Najdublje morske alge.

(odgovori:

okomito: 1 – Fukus; 2 – Porfira; 3 – Chlamydomonas; 4 – Rizoidi; 5 – Ulotrix; 6 – Volvox; 7 – Tina; 8 – Ljubičasta.

Horizontalno: 1 – Flagellum; 2 – Pigmenti; 3 – Talus; 4 – hromatofor; 5 – nitasti; 6 – Laminarija; 7 – Zoospore; 8 – Ulva; 9 - crveno).

Zadatak br. 2 “Zašto”

1. U drveću i drugim biljkama koje rastu na kopnu, voda i mineralne soli kreću se kroz sudove drveta odozdo prema gore (od korijena do listova). Organske tvari se kreću kroz floemske posude od listova do korijena. Alge nemaju provodni sistem. Kako se alge metaboliziraju?
2. Alge, kao i sve biljke, trebaju sunčevu svjetlost, ali mnoge morske alge mogu živjeti samo na velikim dubinama, gdje slabo prodiru. Ove alge su crvene i smeđe boje. Dajte objašnjenje za ovaj fenomen.
3. Većina algi raste u vodi, ali alge koje rastu u zoni plime i oseke mora i okeana dio dana su van vode, što im nimalo ne šteti. Koje adaptacije imaju alge koje im pomažu da izdrže nepovoljne uslove?
4. Odavno je zapaženo da u sjevernim morima, gdje je voda hladna, alge rastu mnogo bolje nego u morima južnih geografskih širina. Objasnite ovaj fenomen.
5. Kao rezultat ljudske ekonomske aktivnosti, neke akumulacije su jako zagađene, voda u njima je postala mutna i neprozirna. Zašto alge umiru u ovim rezervoarima?

(Odgovori :

1. Alge su niže biljke, nemaju korijenje, stabljike, listove. Biljka je u vodi, njene ćelije apsorbuju hranljive materije iz vode; Proces fotosinteze odvija se u svakoj ćeliji algi.
2. Dubokomorske alge upijaju nevidljivi dio sunčevog spektra, koji prodire u velike dubine. Zbog toga su crvene i smeđe boje.
3. Mnoge alge su prekrivene želatinoznom tvari koja usporava isparavanje vode.
4. U sjevernim morima alge bolje rastu jer se više kisika otapa u hladnoj vodi, što je biljci neophodno za disanje.
5. Alge umiru zbog nedovoljne svjetlosti, što dovodi do inhibicije fotosinteze.

Zadatak br. 3 “Igra pogađanja”

1. Žive u slatkoj i slanoj vodi, u zemljištu, na kori drveća i u snijegu.
2. Stanovnici mora.
3. Žive na značajnim dubinama.
4. Žive na malim dubinama, formirajući fitoplankton.
5. Dubina na kojoj živim nije veća od 30-50 m.
6. Preovlađujući smeđi fotosintetski pigment je fukoksantin.
7. Gusti ovih algi u Atlantskom okeanu formiraju more bez obala - Sargaško more.
8. Drugi naziv za ove alge je ljubičasta alga.
9. Upija crvene i plave zrake sunčevog spektra.
10. Hlorofil se nalazi u hromatoforu.
11. Žive u toplim morima, ali ih ima iu morima Arktičkog okeana.
12. Oni su karika u lancu ishrane.
13. Predstavnik ovog odjela, alga Chlorella, može obezbijediti astronautima kiseonik i hranljive materije tokom svemirskih letova.
14. Među njima su najveće biljke na svijetu. Kruškonosni makrocistis - dužine od 150 do 300 m.
15. Predstavnik ovog odjela, Chlamydomonas, služi za prečišćavanje otpadnih voda.
16. Imaju zračne šupljine koje održavaju talus na površini.
17. Od njih se dobija agar-agar.
18. Služi kao utočište za morske životinje.
19. Kada se ove alge intenzivno razmnožavaju, voda "cvjeta", što može dovesti do smrti vodenih životinja, jer su otpadni proizvodi nekih od njih otrovni.
20. Plavi dio spektra se koristi za fotosintezu.
21. U priobalnim područjima, alge sakupljene na obali nakon nevremena koriste se kao gnojivo.
22. Fotosintetski pigmenti: hlorofil i fikobilini.
23. Fotosinteza koristi žuti, narandžasti i zeleni dio spektra.
24. Neke vrste mogu obojiti snijeg u zelenu ili crvenu boju.
25. Od njih se dobijaju alkohol, sirćetna kiselina i jod.

(Odgovori :

Književnost.

1. Demyankov E. N. Biologija u pitanjima i odgovorima. – M.: Obrazovanje, 1996. – 80 str.
2. Kalinova G. S., Myagkova A. N. 900 pitanja i zadataka iz biologije. Biljke. Bakterije. Pečurke. Lišajevi. – M.: Aquarium LTD, 2001. – 224 str.
3. Parfilova L. D. Tematske igre u botanici: Metodički priručnik. – M.: TC Sfera, 2002. – 160 str.
4. Ponomarjova I. N. Biologija: 6. razred. – M., Ventana-Graf, 2010. – 240 str.