Водоросли

Динофлагеляты – водоросли убийцыКогда мы говорим о водорослях, мы представляем густую зелёную массу на берегу реки или моря. Морская капуста (ламинария), которую можно найти на прилавке магазина тоже является водорослью. Сегодня ученые под водорослями понимают разнородную группу организмов, у которых обнаружилось немало секретов.Например, водоросль под необычным названием динофлагеллят стала виновников ужасных событий. Прорастая на северном берегу Северной Америки, эта водоросль травила и убивала рыб и питалась ими. От токсичных испарений также пострадали местные рыбаки, у которых развилась амнезия. Не ожидаешь такого от водорослей, которые мы привыкли есть на ужин.

Водоросли - разнородная группа организмов Сегодня большинство водорослей  (за исключением сине-зелёных, которые являются прокариотами) относят к протистам. Протисты – это разнородная группа эукариотических  организмов (зачастую одноклеточных), которые не являются животными, грибами или растениями. Например, эвглена и слизевик являются протистами, хотя слизевик больше похож на животное, а эвглена на растение (см. рисунок).Систематика настолько древних живых существ (первые водоросли появились на Земле миллиарды лет назад) запутанна и сложна, поэтому новые открытия делаются каждый год.Цианеи - более древняя бактериальная группа живых организмов, возникшая задолго до первых настоящих водорослей. Водорослей и цианей объединяет способность к фотосинтезу.

Эволюция основных групп живых существ

Большинство водорослей построено из эукариотических клеток. Выделяют различные группы водорослей: бурые, зелёные, красные и другие.  

Сине-зелёные водоросли – устаревшее название цианобактерий (цианей). Эти безъядерные клетки (прокариоты) обладают совершенно другой биохимией и строением.  Являются «прародителями» хлоропластов. 

Наземные растения произошли от зелёных водорослей Зелёные водоросли бывают одноклеточными и многоклеточными. Тело водоросли называется талломом, или слоевищем. У некоторых представителей встречаются нитевидные выросты – ризоиды. Ризоиды не являются настоящими корнями, лишь прикрепляя водоросль ко дну. Но у некоторых водорослей ризоиды могут выполнять и всасывающую функцию.Особое внимание среди водорослей заслуживают харофитовые. 500 миллионов лет назад харофитовые водоросли впервые вышли на сушу и дали начало всем наземным растениям. У харофитов и наземных растений много общего:-Целлюлозная клеточная стенка-Запасающим углеводом является крахмал-Одинаковые биохимические реакции и используемые фитогормоны.

Разнообразие зелёных водорослей 

Значение водорослей  

Красные водоросли Подавляющее большинство красных водорослей - многоклеточные организмы, хотя существует несколько одноклеточных видов. Тело красной водоросли состоит из сложных переплетенных нитей. Клеточные стенки красных водорослей часто содержат густые липкие углеводы, представляющие коммерческую ценность:

Бурые водоросли Бурые водоросли — это многоклеточные жители морей. Бурые водоросли имеют крупные пластинчатые талломы до 30 метров в длину. Талломы имеют ризоиды для прикрепления к субстрату. Многие из видов бурых водорослей растут в приливно-отливной зоне и во время отлива оказываются на суше. Для защиты от высыхания они выделяют слизистые вещества. Представителями бурых водорослей являются съедобные фукус, ламинария и саргассы, образующие подводные леса в Саргассовом море.Плавучие луга саргассума предоставляют морским жителям убежище от опасностей открытого океана. Многие рыбы и другие животные проводят всю свою жизнь среди спутанных ветвей саргассума, прячась от крупных хищников. Тем не менее, саргассовые леса часто затрудняют движение кораблей.

Протисты - тоже водоросли?  

Цианеии и другие бактерии  

Сине-зелёные водоросли (цианобактерии или цианеи) похожи на обыкновенную зеленую водоросль. Однако цианеи относятся к совершенно отдельной группой живых существ – прокариотам (бактериям). Существует невероятно большое количество различных бактерий, и цианеи – лишь одна из этих групп.

Хлоропласты растений произошли от цианейСегодня ученые считают, что хлоропласты растений произошли от древних цианобактерий. Около миллиарда лет назад некая клетка протист поглотила цианобактерию и вместо переваривания, приспособила её для своих нужд. В ходе эволюции в хлоропластные бактерии передали большую часть своей генетической информации ядру хозяина-протиста. Со временем поглощенная бактерия также утратила клеточную стенку. Такая теория происхождения хлоропластов известна как эндосимбиоз.Фотосинтез настолько ценный процесс, что некоторые простейшие вторично приобрели пластиды (хлоропласты) из эукариотических клеток водорослей. Другими словами, один протист поглотил и «приручил» другого. Например, некоторые красные водоросли были поглощены динофлагеллятами. Некоторые динофлагелляты имеют двойные и даже третичные пластиды, полученные в результате эндосимбиоза с различными водорослями.

Цвет водоросли зависит от пигментовЧто мы понимаем под светом и цветом? Солнечный свет, который идёт до нашей Земли от солнца за 8 минут, имеет сложное физическое строение. Например в «состав» света входит гамма лучи, ультрафиолет. Ту часть света, которую воспринимает человеческий глаз, называют видимым светом – это хорошо знакомые вам цвета радуги. Видимый свет можно представить в виде волны. Например, у красного цвета волы длинные, а у фиолетового – короткие.Из-за особого строения пигментов (красящих веществ), растения улавливают только определённую длину волны и отражает все другие. Тот свет, который отражается – мы в итоге и видим.

Вместе с собой свет несёт и энергию. В ходе эволюции растения и водоросли научились использовать эту энергию для своих нужд при помощи хлоропластов (у водорослей хлоропласты называются хроматофорами). В хроматофорах обязательно содержится пигмент зелёного цвета — хлорофилл, обеспечивающий фотосинтез. Особенно эффективно хлорофилл поглощает синий и красный свет, отражая зелёный (см. 1 график).Поскольку красный свет недоступен глубинным водорослям (он обладает наименьшей энергией и не проникает на глубину), у них в хроматофорах имеются другие дополнительные пигменты. Они помогают поглощать доступный зеленый или синий свет, присутствующий на глубине. Например, у красных водорослей в хроматофорах содержится красный пигмент фикобилин, который маскирует зеленые пигменты хлорофилла пигменты (см. 2 график). Фикобилин поглощает жёлтый и зеленый свет, придавая водоросли красноватый оттенок. 

Разнообразие пигментов Пигменты фикобилин и хлорофилл используют свет для фотосинтеза. Существуют различные вариации и модификации этих молекул, обеспечивающие высокую приспособленность протистов к разным способам осуществлять фотосинтез. Например, самая распространённая форма хлорофилла – а.  Она встречается у всех растений и водорослей. Существуют также хлорофиллы b, c и другие.Более того, пигменты используются и для более «простых» задач, например антоциан окрашивает цветки в привлекательный для пчёл синий свет.  Можно заметить, что формула антоциана более простого строения по сравнению с молекулой хлорофилла. Такое усложнение хлорофилла связано с его более трудоёмкой задачей – улавливать солнечный свет для фотосинтеза. Интересно, что молекула хлорофилла по своему строению наиболее близка к человеческому пигменту гему. Гем окрашивает кровь в красный цвет и является главной "дыхательной" молекулой животных, входя в состав сложного белка гемоглобина. 

Озеро Сасык, расположенное в Крыму, окрашено в красно-розовые цвета. Красноватый цвет озеру придаёт зелёная водоросль дуналиелла. Эта водоросль выживает в крайне суровых условиях, – озеро насыщено солью, которая убивает все другие организмы. Успешно расти и размножаться водоросли помогает пигмент бета-каротин.Бета-каротин содержится и в других растениях. Например, этот пигмент придаёт красную окраску моркови, болгарскому перцу и батату. В организме животных бета-каротин превращается в витамин А (ретинол). У людей витамин А необходим для хорошего здоровья кожи, а также для формирования световоспринимающих пигментов в глазах. Недостаток бета-каротина в рационе человека вызывает неизлечимую форму слепоты.