Биологическая энциклопедия - водоросли и их отличие от других растений

Мир водорослей огромен. Он занимает в растительном царстве совершенно особое, исключительное по своему значению место как в историческом аспекте, так и по той роли, которая принадлежит ему в общем круговороте веществ в природе. Вместе с тем само понятие «водоросли» в научном отношении страдает большой неопределенностью. Это заставляет специально рассмотреть отличие относимых сюда растительных организмов от других представителей растительного царства.

Действительно, слово «водоросли» означает лишь то, что это растеня», живущие в воде. Однако в ботанике этот термин применяется в более узком смысле, и не все растения, наблюдаемые нами в водоемах, с научной точки зрения можно называть водорослями. С другой стороны, именно водоросли мы часто попросту не замечаем в водоемах, так как очень многие из них нелегко распознать невооруженным глазом.

Приглядываясь к различным водоемам, особенно к озерам и прудам, мы прежде всего замечаем благодаря величине и обилию семенные, или цветковые, растения. В каком-нибудь старом, запущенном пруду мы обязательно встретим тростник, камыш, рогоз, которые растут в воде у берегов, прикрепляясь корнями к дну пруда, а большую часть стебля с листьями и цветками выставляя над водой.

Несколько далее от берега можно найти растения с плавающими на поверхности воды листьями и только слегка выступающими над водой цветками, например белые кувшинки или желтые кубышки. Нередко вся поверхность прудов бывает сплошь затянута плавающими мелкими зелеными пластинками ряски. Наконец, весьма многочисленны растения, целиком погруженные в воду, Некоторые из них прикреплены ко дну, как, например, большинство рдестов, водяная чума и уруть; другие с дном не связаны таковы пузырчатка и роголистник.

Все эти растения, как бы они ни отличались друг от друга, являются семенными, или цветковыми, хотя некоторые из них почти никогда не цветут и не образуют семян, размножаясь преимущественно вегетативно. К этим растениям научный термин «водоросли» неприменим, их называют водяными растениями.Кроме семенных водяных растений, в водоемах можно встретить и представителей высших споровых растений мхов и папоротникообразных.

Большинство мхов влаголюбивые растения, но типично водяных, растущих погруженными в воду, среди них не так много. Один из наиболее известных мох фонтиналис, образующий в воде прудов и рек обширные темно-зеленые дерновины из стеблей, покрытых крупными (до 8 мм) листьями. Из водяных папоротникообразных можно отметить растущий вблизи берегов водяной хвощ с характерными мутовками боковых веточек и плавающий на поверхности воды водяной папоротник сальвинию, встречающуюся у нас местами в средней полосе СССР, преимущественно в речных заводях.

К ним относятся, например, крупные зеленые скопления так называемой тины, плавающей в летнее время вблизи от поверхности воды в прудах и затишливых местах рек и озер. Разнообразные зеленые и синезеленые пленки и войлочные или ватообразные наросты на камнях, бревнах и сваях также образованы водорослями. В летнее время вода в прудах часто бывает окрашена в зеленоватый цвет, и если зачерпнуть ее стаканом, то на просвет можно заметить в ней мельчайшие водоросли в форме плавающих точек, хлопьев или шариков.

Здесь же нередко встречаются и более крупные водоросли, состоящие из хорошо заметных на глаз простых или ветвящихся нитей, или совсем крупные харовые водоросли, внешне похожие на хвощ, с характерными мутовками боковых побегов.С другой стороны, значительное количество микроскопических водорослей, таких же, как в водоемах, произрастает и на суше: на поверхности почвы и в самой ее толще, на деревьях, камнях и т.

п. Правда, жизнь этих водорослей тоже тесно связана с водой, однако они могут довольствоваться только атмосферной или грунтовой влагой, росой, брызгами водопадов или фонтанов и т. п. В отличие от «водных» водорослей эти «сухопутные» водоросли легко переносят высыхание и очень быстро оживают при малейшем увлажнении.Чем же все эти растения, объединяемые понятием «водоросли», отличаются от других растений? Очевидно, научная характеристика водорослей должна учитывать не только среду их обитания, но и основные, общие для них морфологические и физиологические признаки.

В морфологическом отношении для водорослей наиболее существенным и действительно всеобъемлющим признаком является отсутствие, даже при весьма сложной внешней расчлененности тела, настоящих стеблей, листьев и корней, типичных для высших растений. Их тело обозначается как слоевище, слоевцо, или таллом. Иными словами, в царстве растений водоросли относятся к обширному подцарству низших, или слоевцовых, растений, куда входят также бактерии, актиномицеты, слизевики, грибы и лишайники.

Как и все низшие растения, водоросли размножаются или вегетативно, или с помощью спор, т. е. относятся к споровым растениям (в отличие от семенных, или цветковых, растений). Однако в физиологическом отношении водоросли резко отличаются от остальных низших растений наличием хлорофилла, благодаря которому они способны ассимилировать на свету углекислый газ, т.

е. питаться фототрофно. Правда, такой же способностью обладают и некоторые бактерии, имеющие зеленую окраску. Однако содержащийся в них пигмент хоть и близок к хлорофиллу, но не тождествен ему. С другой стороны, имеются водоросли, вполне типичные по строению, но бесцветные, вторично утратившие хлорофилл и тогда уже полностью питающиеся гетеротрофно.

Кроме того, многим водорослям, обладающим хорошо развитым хлорофиллом, помимо фототрофного, могут быть свойственны и другие типы питания. Тем не менее, несмотря на все эти исключения, сочетание талломного (слоевцового) строения с наличием хлорофилла достаточно полно характеризует растительные организмы, объединяемые как водоросли.

Таким образом, исходя из сказанного, легко вывести точное научное определение водорослей. Водоросли это низшие, т. е. слоевцовые (лишенные расчленения на стебель и листья), споровые растения, содержащие в своих клетках хлорофилл и живущие преимущественно в воде. Такое определение, однако, не дает представления о том огромном разнообразии в строении тела, которое свойственно водорослям.

Здесь мы встречаемся и с микроскопическими организмами одноклеточными, колониальными и многоклеточными, и с крупными формами различного строения. Большого многообразия достигают здесь также способы размножения и строение органов размножения. Даже по окраске водоросли неодинаковы, так как одни содержат только хлорофилл, другие еще ряд дополнительных пигментов, окрашивающих их в различные цвета.

Точный учет всех особенностей в строении, размножении и развитии водорослей привел современную науку к убеждению, что ныне живущие водоросли не представляют собой монолитной группы организмов, объединенных единством строения и происхождения. В настоящее время общепризнано, что водоросли представляют собой совокупность нескольких обособленных отделов (типов) растений, самостоятельных по своему происхождению и эволюции.

Каждый из них в систематическом отношении равноценен таким отделам низших растений, как, например, бактерии или грибы.Таким образом, термин «водоросли», столь обычный еще в науке и в общежитии, имеет исключительно биологический смысл, как объединение низших хлорофиллоносных растений, живущих преимущественно в воде.Разделение водорослей на систематические группы (таксоны) высшего ранга отделы (Divisio, Phylum) в основном совпадает с характером их окраски, связанной, конечно, с особенностями строения.

Однако относительно количества и объема этих отделов в научной литературе нет единства взглядов. В настоящем издании мы принимаем классификацию, наиболее широко распространенную в советской научной литературе, а именно деление водорослей на 10 отделов. Приводим их перечень с соблюдением общепринятой русской и латинской научной номенклатуры:1) сине-зеленые водоросли Cyanophyta;2) пирофитовые водоросли Pyrrophyta;3) золотистые водоросли Chrysophyta;4) диатомовые водоросли Bacillariophyta;5) желто-зеленые водоросли Xanthophyta;6) бурые водоросли Phaeophyta;7) красные водоросли Rhodophyta;8) эвгленовые водоросли Euglenophyta;9) зеленые водоросли Chlorophyta;10) харовые водоросли Charophyta.

Клетки их лишены оформленного ядра, что сближает их с бактериями. Вместе с бактериями синезеленые водоросли составляют раздел организмов, обозначаемый как прокариоты (Prokaryota), т. е. «доядерные», в отличие от всех остальных растений и животных, обладающих оформленным клеточным ядром и обозначаемых как эукариоты (Eukaryota), т. е. «истинно ядерные».

Некоторые авторы придают этому признаку основное таксономическое значение и объединяют сине-зеленые водоросли с бактериями, т. е. вообще исключают их из числа собственно водорослей.Что же касается жгутиковых форм водорослей, то здесь вопрос осложняется тем, что они во многих случаях близки к подобным же бесцветным формам, что дало повод для объединения всех их в общую систематическую группу «жгутиковых организмов» и включения в систему животного мира.

Такая тенденция сохранилась и до сих пор. В современной зоологической систематике жгутиковые рассматриваются как один из классов жгутиконосцы (Mastigophora, или Flagellata) типа одноклеточных животных простейших (Protozoa), а в пределах этого класса окрашенные жгутиковые объединяются в подкласс растительные жгутиконосцы (Phytomastigina), бесцветные в подкласс животные жгутиконосцы (Zoomastigina).

Не вдаваясь здесь в разбор как первого, так и второго вопроса (это уместнее сделать после описания всех водорослей), отметим только, что мы, не можем принять указанные крайние точки зрения. Дело в том, что в процессе эволюции возникновение хлорофилла у первичных бесцветных гетеротрофных организмов было настолько существенным переломным моментом, что только его и можно считать началом той богатейшей эволюции, которая привела к созданию биосферы на Земле в ее современном выражении.

И трудно допустить, что такое сложное и уникальное органическое соединение, как хлорофилл, давшее организмам возможность фототрофного питания, т. е. совершенно новой энергетики жизненных процессов, основанной на утилизации солнечной энергии, могло возникать многократно на разных этапах эволюции. С этих позиций мир водорослей как первичных фототрофных организмов един и целостен.

Морфологическое многообразие его различных ветвей есть следствие эволюционного взрыва, вызванного появлением фотосинтеза, который обеспечил хлорофиллоносным организмам успешное развитие в чисто абиотической среде. Учитывая особенности строения клеток сине-зеленых водорослей, следует думать, что возникновение хлорофилла произошло еще на прокариотическом уровне, а наличие в настоящее время сходных хлорофиллоносных и бесцветных эукариотических жгутиковых форм обусловлено морфологическим параллелизмом эволюционного развития в разных ветвях организмов.

Во всяком случае, у водорослей подобное явление морфологического параллелизма распространено очень широко (например, строение в пределах Chlorophyta, Xanthophyta и Chrysophyta). Такая точка зрения хорошо подтверждается еще и тем, что в пределах большинства вышеперечисленных отделов водорослей жгутиковые формы тесно связаны переходами с другими, типично «водорослевыми» структурами неподвижными клетками, колониями и нитями.

С другой стороны, в пределах некоторых отделов имеются и безусловно вторично обесцветившиеся формы.Таким образом, у нас нет оснований отказываться от рассмотрения водорослей как морфофизиологической целостности, от выяснения их многообразия в целом, происхождения и взаимных филогенетических связей. Точно так же с этих позиций целостности хорошо выявляются место и роль водорослей в природе: в историческом плане они представляют собой первый этап в развитии всего зеленого ствола растительного мира, а в общем круговороте веществ в природе играют огромную роль как первичное звено всех пищевых связей в водной среде и гигантский поставщик кислорода в атмосферу.