Одноклеточные водоросли: особенности строения. Представители одноклеточных водорослей

Подводный мир всегда манил человека своей яркостью, небывалой красотой, разнообразием и неизведанными тайнами. Удивительные животные, потрясающие растения самых разных размеров – все эти необычные организмы не оставляют равнодушным никого. Помимо видимых глазу крупных представителей флоры, существуют еще и мельчайшие, обозримые только под микроскопом, но от этого не теряющие своей важности и значимости в общей биомассе океана. Это одноклеточные водоросли. Если взять общую продукцию органического вещества, вырабатываемую подводными растениями, то большую часть производят именно они, эти крошечные и удивительные существа.

Водоросли: общая характеристика

В целом водоросли - это подцарство Низшие растения. Относятся они к данной группе по той причине, что их тело не дифференцировано на органы, а представлено сплошным (иногда рассеченным) талломом или слоевищем. Вместо корневой системы они имеют приспособления для прикрепления к субстрату в виде ризоидов.

Данная группа организмов очень многочисленна, разнообразна по форме и строению, образу жизни и местам обитания. Выделяют следующие отделы этого семейства:

• красные;
• бурые;
• зеленые;
• золотистые;
• диатомовые;
• криптофитовые;
• желто-зеленые;
• эвгленовые;
• динофитовые.

Каждый из этих отделов может включать в свой состав одноклеточные водоросли и представителей с многоклеточным слоевищем. Также встречаются следующие формы организмов:

• колониальные;
• нитчатые;
• свободноплавающие;
• прикрепленные и другие.

Признаков для классификации можно найти множество. Один из самых важных, определяющих в практическом отношении – способ поглощения энергии. Представители зеленых одноклеточных водорослей все являются автотрофами, большинство многоклеточных этого же класса также осуществляют фотосинтез. Однако встречаются и гетеротрофные, миксотрофные и даже паразитические формы.

Изучим более подробно строение, жизнедеятельность и размножение представителей именно одноклеточных организмов, принадлежащих к разным классам водорослей. Оценим их роль в природе и жизни человека.

Особенности строения одноклеточных водорослей

В чем же заключаются специфические особенности, позволяющие этим крошечным организмам существовать? Во-первых, хоть они и имеют всего одну клетку, но она выполняет все жизненно важные функции целого организма:

• рост;
• развитие;
• питание;
• дыхание;
• размножение;
• движение;
• выделение.

Также этим одноклеточным организмам присуща функция раздражимости.

В своем внутреннем строении одноклеточные водоросли особенности, способной удивить заинтересованного исследователя, не имеют. Все те же структуры и органеллы, что и в клетках более высокоразвитых организмов. Клеточная оболочка обладает способностью впитывать в себя окружающую влагу, таким образом, организм может погружаться под воду. Это позволяет водорослям более широко расселяться не только в морях, океанах и других водоемах, но и на суше.

Ядро с генетическим материалом имеют все представители, кроме сине-зеленых водорослей, которые являются прокариотическими организмами. Также в состав клетки входят стандартные обязательные органеллы:

• митохондрии;
• цитоплазма;
• эндоплазматический ретикулум;
• аппарат Гольджи;
• лизосомы;
• рибосомы;
• клеточный центр.

Особенностью можно назвать наличие пластид, содержащих тот или иной пигмент (хлорофилл, ксантофилл, фикоэритрин и прочие). Также интересен тот факт, что одноклеточные водоросли могут свободно передвигаться в толще воды при помощи одного или нескольких жгутиков. Однако не все виды. Есть и прикрепленные к субстрату формы.

Распространение и места обитания

Благодаря мелким размерам и некоторым особенностям строения, одноклеточные водоросли сумели распространиться по всему земному шару. Они населяют:

• пресные водоемы;
• моря и океаны;
• болота;
• поверхности скал, деревьев, камней;
• полярные равнины, покрытые снегом и льдом;
• аквариумы.

Где их только не встретишь! Так, ностоковые одноклеточные водоросли, примеры сине-зеленых или цианобактерий – обитатели вечной мерзлоты Антарктиды. Имея в составе разные пигменты, эти организмы удивительным образом украшают собой белоснежный пейзаж. Они окрашивают снега в розовые, сиреневые, зеленые, фиолетовые и голубые тона, что, конечно, смотрится очень красиво.

Зеленые одноклеточные водоросли, примеры которых можно привести такие: хлорелла, трентеполия, хлорококк, плеврококк – обитают на поверхности деревьев, покрывая их кору зеленым налетом. Они заставляют приобретать этот же цвет поверхности камней, верхний слой воды, участки земли, отвесные скалы и прочие места. Они относятся к группе наземных или воздушных водорослей.

Вообще, представители одноклеточных водорослей окружают нас повсюду, просто заметить их возможно лишь при помощи микроскопа. В воде, воздухе, на поверхностях изделий, земле, растениях и животных живут красные, зеленые и золотистые водоросли, а также цианобактерии.

Размножение и образ жизни

Об образе жизни той или иной водоросли следует говорить в каждом конкретном случае. Кто-то предпочитает свободно плавать в толще воды, образуя фитобентос. Другие виды помещаются внутри организмов животных, вступая с ними в симбиотические взаимоотношения. Третьи просто прикрепляются к субстрату и формируют колонии и нити.

А вот размножение одноклеточных водорослей – процесс, сходный у всех представителей. Это обычное вегетативное деление надвое, митоз. Половой процесс встречается крайне редко и только при наступлении неблагоприятных условий существования.

Бесполое размножение сводится к следующим стадиям.

1. Подготовительная. Клетка растет и развивается, накапливает питательные вещества.
2. Редуцируются органоиды движения (жгутики).
3. Затем начинается процесс репликации ДНК и одновременное формирование поперечной перетяжки.
4. Центромеры растягивают генетический материал по разным полюсам.
5. Перетяжка смыкается, и клетка делится пополам.
6. Цитокинез происходит одновременно со всеми этими процессами.

Результат – новые дочерние клетки, идентичные материнской. Они достраивают недостающие участки тела и начинают самостоятельную жизнь, рост и развитие. Таким образом, жизненный цикл одноклеточной особи начинается с деления и заканчивается им же.

Особенности строения зеленых одноклеточных водорослей

Главная особенность - это насыщенный зеленый цвет, который имеет клетка. Объясняется он тем, что в составе пластид преобладает пигмент хлорофилл. Именно поэтому данные организмы способны осуществлять процесс фотосинтеза, продуцируя для себя органическое вещество самостоятельно. Это во многом роднит их с высшими наземными представителями флоры.

Также особенности строения зеленых одноклеточных водорослей заключаются в следующих общих закономерностях.

1. Запасное питательное вещество – крахмал.
2. Такой органоид, как хлоропласт, окружен двойной мембраной, что встречается у высших растений.
3. Для передвижения используют жгутики, покрытые волосками или чешуйками. Их может быть от одного до 6-8.

Очевидно, что строение зеленых одноклеточных водорослей делает их особенными и приближает к высокоорганизованным представителям наземных видов.

Кто же относится к этому отделу? Самые известные представители:

• хламидомонада;
• вольвокс;
• хлорелла;
• плеврококк;
• эвглена зеленая;
• акросифония и другие.

Рассмотрим подробнее несколько таких организмов.

Хламидомонада

Данный представитель относится к такому отделу, как зеленые одноклеточные водоросли. Хламидомонада – это преимущественно пресноводный организм, имеющий некоторые особенности строения. Для нее характерен положительный фототаксис (движение в сторону источника света), благодаря наличию на переднем конце клетки светочувствительного глазка.

Биологическая роль хламидомонады заключается в том, что она является продуцентом кислорода в процессе фотосинтеза, ценным источником корма для скота. Также именно эта водоросль вызывает «цветение» водоемов. Клетки ее легко культивируются в искусственных условиях, поэтому генетики выбрали хламидомонаду как объект лабораторных исследований и опытов.

Хлорелла

Одноклеточная водоросль хлорелла также относится к отделу зеленых. Ее основное отличие от всех других в том, что живет она только в пресной воде, а ее клетка лишена жгутиков. Способность к фотосинтезу позволяет использовать хлореллу как источник кислорода в космосе (на кораблях, ракетах).

Внутри клетки содержится уникальный комплекс питательных веществ и витаминов, благодаря которым эта водоросль высоко ценится как кормовая база для скота. Даже для человека употребление ее в пищу было бы весьма выгодным, ведь 50 % белка в ее составе превосходят по энергетической ценности многие зерновые культуры. Однако в качестве пищи для людей она все же не прижилась.

Зато успешно используется хлорелла для биологической очистки воды. Наблюдать этот организм можно в стеклянной посуде с застоявшейся водой. На стенках образуется скользкий налет зеленого цвета. Это и есть хлорелла.

Эвглена зеленая

Одноклеточной водорослью является эвглена зеленая, которая относится к отделу эвгленовых. Необычная, удлиненная с заостренным концом форма тела делает ее отличной от других. Имеет она также светочувствительный глазок и жгутик для активного передвижения. Интересен тот факт, что эвглена – миксотроф. Она может питаться гетерогенно, однако в большинстве случаев осуществляет процесс фотосинтеза.

Долгое время шли споры о принадлежности этого организма к какому-либо царству. По одним признакам это животное, по другим - растение. Обитает она в загрязненных органическими остатками водоемах.

Плеврококк

Это округлые зеленые организмы, обитающие на скалах, земле, камнях, деревьях. Образуют сизо-зеленый налет на поверхностях. Относятся к семейству Хетофоровые водоросли отдела зеленые.

Именно по плеврококку можно ориентироваться в лесу, так как он поселяется только с северной стороны деревьев.

Диатомовые водоросли

Одноклеточной водорослью является диатомея и все сопутствующие ей виды. Все вместе они формируют диатомовые водоросли, которые отличаются одной интересной особенностью. Сверху их клетка покрыта красивым узорчатым панцирем, на который нанесен природный рисунок из солей кремния и его оксида. Иногда эти узоры настолько невероятны, что кажется, будто это какое-то архитектурное сооружение или замысловатый рисунок художника.

С течением времени отмершие представители диатомовых образуют ценные залежи пород, которые используются человеком. В составе клетки преобладают ксантофиллы, поэтому окраска этих водорослей золотистая. Являются ценным кормом для морских животных, так как образуют значительную часть планктона.

Красные водоросли

Это такие виды, окраска которых варьирует от светло-красной до оранжевой и темно-бордовой. В составе клетки преобладают иные пигменты, подавляющие хлорофилл. Нас интересуют именно красные водоросли, одноклеточные формы.

К этой группе относится класс бангиевых водорослей, который включает в себя примерно 100 видов. Из них значительную часть составляют одноклеточные. Основным отличием является преобладание каротинов и ксантофиллов, фикобилинов над хлорофиллом. Это объясняет окраску представителей отдела. Можно выделить несколько самых распространенных организмов среди одноклеточных красных водорослей:

• порфиридиум.
• хроотеце.
• геотрихум.
• астероцитис.

Основные места обитания – океанские и морские воды умеренных широт. В тропиках встречаются значительно реже.

Порфиридиум

Наблюдать, где обитают одноклеточные водоросли данного вида, может каждый. Они формируют кроваво-красные пленки на земле, стенах, других влажных поверхностях. Одиночно существуют редко, в основном собираются в колонии, окруженные слизью.

Используются человеком для изучения таких процессов, как фотосинтез у одноклеточных и образование молекул полисахаридов внутри организмов.

Хроотеце

Данная водоросль также является одноклеточной и относится к отделу красных, классу бангиевых. Ее основная отличительная особенность – это формирование слизистой «ножки» для прикрепления к субстрату. Интересно, что эта «ножка» может превышать размеры самого тела почти в 50 раз. Слизь вырабатывается самой клеткой в процессе жизнедеятельности.

Поселяется этот организм на почвах, также образуя заметный красный налет, скользкий на ощупь.