Контрольные вопросы и задания к отделу Зеленые водоросли

1. Охарактеризовать принципы систематики отдела Зеле­ные водоросли. Назвать классы, порядки и важнейших пред­ставителей.

2. Каковы филогенетические отношения этих групп друг к другу?

3. Какой из классов зеленых водорослей занимает централь­ное положение и какова его эволюция?

4. Какие формы размножения известны у зеленых водорос­лей?

5. Каковы основные направления морфологической эволю­ции зеленых водорослей?

6. Всегда ли эволюция таллома водорослей влечет за собой эволюцию формы полового размножения?

7. Как выражается у большинства зеленых водорослей смена ядерных фаз?

8. Привести примеры зеленых водорослей, в циклах разви­тия которых совершается чередование поколений. У каких из перечисленных видов доминирует гаплоидная фаза, а у каких — диплоидная?

9. Какие формы зеленых водорослей ведут наземный образ жизни?

10. Где распространены зеленые водоросли и каково их зна­чение?

1.14. Отдел харовые водоросли (сна roph yta)

Харовые (харофиты, лучицы) представляют собой своеоб­разную высокоорганизованную группу макроскопических пресноводных водорослей, достигающих 20 — 30 см, иногда 1 — 2 м высоты, и по внешнему виду похожих на высшие расте­ния — хвощи (рис. 1.68).

Харофиты имеют мутовчато разветвленное тело, главная ось которого расчленена узлами на длинные междоузлия. Узел состоит из центральных и нескольких очень коротких одно­ядерных периферических клеток, из которых развиваются боко­вые побеги; междоузлие образовано одной длинной (до 25 см) многоядерной клеткой, часто покрытой корой. Клетки коры берут начало от базальных клеток боковых ветвей соседних узлов, разрастаются и направляются в виде полосок навстречу друг другу, соединяясь посередине междоузлия.

По аналогии с высшими растениями осевые побеги называ­ют «стеблями», а боковые - «листьями». Строение листьев такое же, как и стебля, только клетки междоузлия короткие, а строение коры проще. Прикрепление водорослей происходит за счет бесцветных нитевидных ризоидов.

Рост стебля верхушечный, неограниченный. Верхушечная клетка расположена в почке, прикрытой мутовками неразвив- шихся листьев. В результате деления она отчленяет от себя сег­мент, а он — поочередно двояковогнутые и двояковыпуклые клет­ки, которые дают начало соответственно узлам и междоузлиям.

Клетки лучиц покрыты плотной, толстой оболочкой. Внут­ренний слой их целлюлозный, а наружный состоит из каллозы и пропитан известью. В цитоплазме различают два слоя: постенный тонкий с многочисленными дисковидными хрома- тофорами и внутренний более толстый с многочисленными ядрами. Внутренний слой цитоплазмы способен двигаться с большой скоростью (1,5 — 2 мм/мин). Центр клетки занят вакуолью с клеточным соком. Набор ассимиляционных пиг­ментов сходен с таковым у зеленых водорослей (хлорофилл а и b, каротиноиды). Запасной продукт - крахмал.

Вегетативное размножение осуществляется клубеньками, которые возникают на ризоидах или на погруженных в грунт частях стебля, и отдельными участками таллома. Собственно бесполое размножение отсутствует. Половой процесс у харо­вых оогамный. Органы полового размножения устроены слож­но: многоклеточные, крупные, их можно увидеть и невоору­женным глазом. У обоеполых видов оогонии располагаются в пазухах листочков, а антеридии — на их внешней стороне.

Антеридии шаровидной формы, в диаметре достигают 0,5 мм; сначала они зеленые, а по мере созревания становятся оранжевыми или красными. Состоит антеридий из 8 щитков, плотно соединенных зазубренными краями. С внутренней сто­роны на щитке имеется рукоятка с первичной головкой, а на ней 6 вторичных головок, на которых развиваются спермато- генные нити, состоящие из 200 — 300 клеток. В каждой из них образуется по одному сперматозоиду с двумя жгутиками. При созревании антеридия щитки его разъединяются и спермато­зоиды через щели выходят в воду.

Оогонии на ножке, имеют эллипсовидную форму, длиной до 1 мм, и состоят из удлиненной яйцеклетки, окруженной пятью спирально закрученными клетками, сверху с коронкой из 5 — 10 коротких клеток. Через щели в коронке сперматозои­ды проникают в яйцеклетку, и один из них оплодотворяет ее, после чего развивается ооспора темно-красного цвета, с тол­стой оболочкой и значительным запасом питательных веществ. После покоя ооспора прорастает. Перед прорастани­ем происходит редукционное деление ядра ооспоры и деление протопласта на две клетки: нижнюю (большую с тремя ядра­ми) и верхнюю (меньшую с одним ядром). Верхняя клетка вто­рично делится на две, из одной развивается проросток талло­ма, а из другой — ризоид.

Харофиты образуют заросли на илистом или песчаном грунте в прудах, озерах, тихих заводях рек на глубине до 1 — 5 м и более, предпочитая водоемы с чистой жесткой водой, насы­щенной растворимыми солями кальция.

Харовые водоросли имеют большое значение в образова­нии органического вещества в водоемах, их самоочищении, являются своеобразными экологическими нишами и кормо­вой базой для водных животных. Крупные клетки их служат хорошей моделью для биохимических и физиологических исследований, в частности для изучения проницаемости плазма­тических мембран, биоэлектрических потенциалов клетки и т.д. Все представители (около 300 видов) харовых водорослей объединяются в один класс Харофициевые (Charophyceae).

Класс Харофициевые (Charophyceae)

Класс включает один порядок Chorales, подразделяемый на 2 семейства — собственно харовые (Characeae) и нителловые СNitellaceae). Типичными представителями указанных семейств являются роды хара и нителла.

Род хара (Chara) включает виды, стебли и листья которых полностью или частично покрыты корой. Листья членистые, линейные, имеют двойной венчик прилистников, иногда одно­рядный. Листочки расположены по 4 и более в каждом листо­вом узле. Водоросли одно- и двудомные. У однодомных видов оогоний с коронкой, состоящей из 5 клеток, расположен над антеридием, что является характерным признаком рода (см. рис. 1.68).

Известно около 120 видов, распространенных в чистых пресных и солоноватых водоемах различных типов на всем земном шаре, кроме Антарктиды. В Беларуси 12 видов хары, из них 6 видов включены в Красную книгу Республики Беларусь: это X. ломкая (СЛ. fragilis), X. грубая (СЛ. rudis), X. нитевидная (СЛ. filiformis), X. войлочная (СЛ. tomentosa), X. многоколючко- вая (СЛ. polyacantha), X. шероховатая (СЛ. aspera).

Род нителла (Nitella) (рис. 1.69) объединяет виды, у кото­рых стебли и листья без коры, отсутствуют прилистники. Листья правильно- одно- и многократно вильчатые, реже про­стые. Антеридии образуются на вершине члеников и развил­ках листа, между его ветвлениями. Оогонии с 10-клеточной коронкой у однодомных видов располагаются по одному или по нескольку непосредственно под антеридием, у двудомных — на женских экземплярах.

Известно более 160 видов. В Беларуси отмечено 4 вида. Растут преимущественно на мягких илистых грунтах в чистой спокойной воде, реже в водоемах с песчаным дном. Очень чув­ствительны к загрязнению окружающей среды. Могут служить индикаторами чистоты водоемов.

Широко распространены Н. гибкая (N. flexilis), Н. тусклая (N.'. ораса), Н. грациозная (N. gracilis). Последний вид занесен в Красную книгу Республики Беларусь.

Задания

1. Рассмотреть и зарисовать таллом хары. Обратить внима­ние на внешнее сходство хары с листостебельными растения­ми. Отметить стебель с узлами и междоузлиями и боковые ветви (листья), расположенные мутовчато, а также ризоиды с клубеньками.

При малом увеличении микроскопа рассмотреть строение оогония и антеридия на заранее приготовленных препаратах. Для этого боковую веточку положить на несколько минут в 3 — 5%-й раствор соляной или уксусной кислоты (для растворе­ния солей кальция, инкрустирующих оболочку), а затем пере­нести в каплю воды на предметном стекле. Зарисовать в пазу­хе листочков оогонии эллипсовидной формы с пятиклеточной коронкой и расположенный ниже шаровидной формы темный антеридий.

2. Аналогично провести исследование нителлы.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какие признаки в организации харовых позволяют говорить о них как о наиболее высокоорганизованных водорослях?

2. Охарактеризовать строение таллома и органов полового размноже­ния харовых водорослей.

3. Дать схему цикла развития харофит.

4. Каковы возможные филогенетические связи харовых с зелеными водорослями?

5. Каково значение харовых в природе и хозяйственной деятельности человека?

Контрольные вопросы и задания к главе «Водоросли»

1. Привести примеры монадной, коккоидной, нитчатой, разнонитчатой, ложнотканевой, тканевой, сифональной и сифонокладальной структуры таллома.

2. На какие отделы делятся водоросли и на основании каких признаков?

3. Как можно объяснить параллелизм в развитии разных групп водорослей?

4. Каковы особенности бесполого (зоо-, аплано- и автоспо­ры) и полового (изо-, гетеро-, оогамия, хологамия и конъюга­ция) размножения?

5. Какие отделы водорослей имеют сходные набор пигмен­тов и запасные продукты?

6. Охарактеризовать основные типы жизненных циклов развития водорослей.

7. Что такое зиготическая, гаметическая и спорическая редукция?

8. Назовите отделы (группы) водорослей, для которых характерны:

• отсутствие жгутиковых стадий;

• смена ядерных фаз и форм развития;

• отсутствие собственно бесполого размножения;

• дифференцировка таллома на ткани;

• целлюлозная оболочка клетки;

• авто- и гетеротрофный типы питания;

• двухсторонняя симметрия тела;

• верхушечный и интеркалярный рост.

  9. Какие лучи света используются различными водоросля­ми в процессе фотосинтеза?

  10. В какой ряд можно распределить водоросли по их отно­шению к чистоте водоемов?

И. Что такое фитопланктон, нейстон, фитобентос, перифи- тон? Каковы условия жизни водорослей этих групп и их систе­матический состав?

12. В каких слоях воды распространены планктонные водо­росли?

13. Какое значение имеет окраска водорослей морского бен­тоса для глубины их распространения?

14. Каковы приспособления водорослей к планктонному образу жизни?

15. Каков состав и условия жизни наземных водорослей?

16. Можно ли рассматривать водоросли как единую филоге­нетическую группу?

17. Каково значение водорослей в природе и народном хозяйстве?