Водоросли

Введение
Водоросли - это древнейшие организмы, населяющие нашу планету. В начале развития жизни на Земле водоросли были первыми фотосинтезирующими растениями, которые осуществили важную роль - обогатили атмосферу кислородом. Это создало предпосылки для развития наземных растений и животных. Именно водоросли дали начало растениям, вышли на сушу.Водоросли являются основой питания растительноядных животных – ракообразных, моллюсков, некоторых рыб, млекопитающих.Водоросли насыщают толщу воды и воздуха над ней кислородом. Некоторые отмершие водоросли образуют осадочные породы: известняки, диатомит, трепел. Водоросли способствуют почвообразования и повышению плодородия почв. Придонные водоросли являются убежищем для рыб и других животных.Водоросли используют в пищу человек, из них добывают йод, бром, изготавливают лекарственные препараты. Водоросли используют в биологической очистке воды и как удобрение.Широкое применение водоросли получили в некоторых отраслях промышленности: пищевой, химической, целлюлозной (бумажной), текстильной.Водоросли обогатили земную атмосферу кислородом, что создало условия для жизни на суше, и дали начало первым наземным растениям. В современной биосфере водоросли остаются одним из основных источников образования кислорода и является начальным звеном питания во всех водных экосистемах. Человек научился использовать водоросли для своих нужд.1. Общая характеристика водорослейВодоросли являются самыми простыми по строению и самыми древними растениями. Однако водоросли весьма разнообразны и многочисленны. Среди них есть одноклеточные и многоклеточные организмы, микроскопические (измеряемые в микронах) и огромные (десятки метров).Большинство водорослей растет в воде или на воде. Но существуют водоросли, живущие в почве, на стволах деревьев и даже камнях.Водоросли имеют большое значение для природы. Они поставляют в воздух много кислорода, являются пищей для живущих в водной среде организмов. Люди также едят некоторые водоросли.Водоросли — это примитивные организмы, они отличаются по строению от других растений. Их тело — это слоевище, или таллом, оно не разделено на корень и побег. У водорослей нет органов и различных тканей, они поглощают вещества (воду и минеральные соли) всей поверхностью тела.Как и в клетках остальных растений, в клетках тела водорослей присутствует хлорофилл, необходимый для фотосинтеза. Процесс фотосинтеза у водорослей примерно такой же как у всех растений. Они образуют из углекислого газа и воды органические вещества, используя при этом энергию солнечного света.Хлорофилл у водорослей находится в хроматофорах, а не хлоропластах (как у высших растений). Хроматофоры могут иметь разную форму: пластинчатую, ленточную и т. д.Водоросли сильно различаются между собой по форме слоевищ. Бывают нидчатые водоросли, ветвящиеся, кустистые, в виде приплюснутых шаров, пластин.Существуют одноклеточные водоросли, например, хламидомонада. Их клетка-организм имеет все характерное для обычной клетки растений: клеточную стенку, цитоплазму, ядро, хлорофилл, вакуоли и др. Однако у хламидомонады есть особенности, характерные для животного организма. Это жгутики, с помощью которых она передвигается, «глазок» для определения, где находится свет, сократительная вакуоль для удаления избытка воды и ненужных веществ.По строению тела водоросли делятся на одноклеточные, колониальные и многоклеточные. Тело водорослей называется талломом, или слоевищем. У многоклеточных форм оно не разделяется на ткани и органы, но у некоторых водорослей можно обнаружить на талломе особые нитевидные выросты — ризоиды. Они служат в основном для прикрепления, но могут также выполнять функцию всасывания воды и минеральных веществ.Клетки водорослей, как и клетки других растений, окружены мембраной, а поверх неё — клеточной стенкой; имеют ядро, вакуоли с клеточным соком, другие органоиды, в том числе хлоропласты, которые у водорослей называются хроматофорами. Хроматофоры могут иметь различную форму: дисковидную, спиралевидную, чашевидную, звёздчатую и т. д. В хроматофорах обязательно содержится пигмент зелёного цвета — хлорофилл, обеспечивающий фотосинтез, а также могут содержаться пигменты других цветов: жёлтого, оранжевого, красного, бурого. От их содержания зависит окраска тела водорослей: она может быть ярко- или тёмно-зелёной, бурой, красной, розовой, золотистой. Некоторые одноклеточные водоросли имеют жгутики и способны к активному движению.2. Происхождение водорослейВодоросли как представители фотоавтотрофных организмов нашей планеты возникли в ходе длительной эволюции, которая ведет свое начало от примитивных обитателей освещенной зоны моря - планктонных и бентосньгх прокариот. Сопоставляя палеонтологические данные с данными сравнительной морфологии и физиологии, ныне живущих растений, можно в общем, виде наметить следующую хронологическую последовательность их появления и развития: бактерии и сине-зеленые водоросли (прокариоты); водоросли циановые, зеленые, бурые, красные и др. (эукариоты, как и все последующие организмы); мхи и печеночники; папоротники, хвощи, плауны, семенные папоротники; голосеменные (включая шишковые растения); покрытосеменные, или цветковые, растения. Бактерии и сине-зеленые водоросли обнаружены в наиболее древних сохранившихся отложениях докембрия, значительно позже появляются водоросли, и только в фанерозое мы встречаем пышное развитие высших растений: плауновых, хвощей, голосеменных и покрытосеменных. В течение всего криптозоя в первичных водоемах в эвфотической зоне древних морей развивались преимущественно одноклеточные организмы - водоросли различного типа. По мнению академика Б. С. Соколова, многоклеточные растения и животные появились почти одновременно. В отложениях венда встречаются разнообразные представители водных растений. Наиболее видное место занимают многоклеточные водоросли, слоевища которых нередко переполняют толщи вендских отложений: аргиллитов, глин, песчаников. Часто встречаются макропланктонные водоросли, колониальные, спиральные нитчатые водоросли Volymella, войлоковидные и другие формы. Весьма разнообразен фитопланктон. В течение большей части истории Земли эволюция растений проходила в водной среде. Именно здесь зародилась и прошла различные этапы развития водная растительность. В целом водоросли - это обширная группа низших водных растений, содержащих хлорофилл и вырабатывающих органические вещества путем фотосинтеза. Тело водорослей еще не дифференцировано на корни, листья и другие характерные части. Они представлены одноклеточными, многоклеточными и колониальными формами. Размножение бесполое, вегетативное и половое. Водоросли входят в состав планктона и бентоса. В настоящее время их относят к подцарству растений Thallophyta, y которых тело сложено относительно однородной тканью - слоевищем, или Thallus. Слоевище состоит из многих клеток, сходных по своему виду и функциям. В историческом аспекте водоросли прошли наиболее длительный этап в развитии зеленых растений и в общем, геохимическом круговороте вещества биосферы сыграли роль гигантского генератора свободного кислорода. Возникновение и развитие водорослей носило крайне неравномерный характер. Зеленые водоросли (Chlorophyta) представляют собой обширную и широко распространенную группу преимущественно зеленых растений, которая распадается на пять классов. По внешнему виду они сильно отличаются друг от друга. Зеленые водоросли происходят от зеленых жгутиковых организмов. Об этом свидетельствуют переходные формы - пирамидомонас и хламидомонас, подвижные одноклеточные организмы, обитающие в водах. Размножаются зеленые водоросли половым путем. Некоторые группы зеленых водорослей достигли большого развития в триасовый период. Бурые водоросли (Phaeophyta) отличаются присутствием бурого пигмента в таком количестве, что он фактически маскирует хлорофилл и придает растениям соответствующую окраску. Бурые водоросли относятся к бентосу и планктону. Самые крупные водоросли достигают 30 м в длину. Почти все они произрастают в соленой воде, поэтому их называют морской травой. К бурым относят саргассовые водоросли - плавающие планктонные формы с большим количеством пузырьков. В ископаемом состоянии известны с силура.3. Классификация водорослейРазделение 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 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.В научной литературе до сих пор продолжаются споры о положении в общей системе, с одной стороны, сине-зеленых водорослей и, с другой стороны, всех тех водорослей, которые представлены одноклеточными подвижными формами, снабженными органами движения —  жгутиками (это почти все эвгленовые водоросли, большая часть пирофитовых и золотистых водорослей и отдельные классы желто-зеленых и зеленых водорослей).Действительно, сине-зеленые водоросли резко отличаются от других водорослей простотой внутренней организации клеток. Клетки их лишены оформленного ядра, что сближает их с бактериями. Вместе с бактериями сине-зеленые 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 морфо-физиологической 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.Изучение всех этих вопросов составляет предмет особой науки — альгологии (от латинского   названия   водорослей — algae).4. Роль водорослей в природе и жизни человекаВодоросли – планктонные и бентосные, наземные и почвенные – играют большую роль в природе. Вместе с другими водными растениями они вырабатывают около 80 % всей массы органических веществ, образующихся на Земле.Водоросли - мощные образователями органического вещества, начальное звено пищевой цепи биоценозов водоемов. За год водоросли образуют в среднем 550 млрд т органического вещества.Наземные водоросли часто выступают в роли пионеров растительности, поселяясь на бесплодных участках суши: скалах, песках. В симбиозе с грибами водоросли образуют своеобразные организмы – лишайники.Водоросли – одни из древнейших организмов, населяющих нашу планету. От них произошли наземные растения. Обогатив атмосферу кислородом, они обусловили возможность существования разнообразного мира животных и способствовали развитию аэробных бактерий. Благодаря их деятельности в атмосфере появился озоновый экран, защищающий Землю от радиационного излучения. Органические вещества, создаваемые водорослями в процессе фотосинтеза, стали пищей бактерий и животных, в частности, рыб.Водоросли принимают участие в круговороте веществ в природе, в улучшении газового режима водоемов и в образовании отложений сапропеля (органического ила).Заросли крупных водорослей служат для укрытия и размножения многих прибрежных животных и мелких водорослей.Из водорослей образовались мощные толщи горных пород: в меловых породах 95 % обломков оболочек некоторых золотистых водорослей, диатомиты на 50–80 % состоят из панцирей диатомовых водорослей.Рифы в морях и океанах также формируются при участии водорослей. Так, в рифах островов Фиджи в Тихом океане водорослей почти в 3 раза больше, чем кораллов.Значение водорослей велико не только с экологической точки зрения, но и сточки зрения филогении. Считается, что все основные группы животных и растений произошли в море. И даже сегодня именно в море можно найти представителей многих древних эволюционных линий. Водоросли явились предками растений, заселивших сушу. Если мы хотим понять разнообразие и филогению мира растений, то изучение водорослей представляется просто необходимым.Водоросли находят все более широкое применение в различных отраслях хозяйства – как пищевые продукты, как кормовые концентраты, для получения химических соединений, в том числе биологически активных веществ и медицинских препаратов.Важная роль, которую играют водоросли в жизни морских и пресных водоемов, а в конечном итоге и в жизни человека, красота форм и разнообразие проявлений жизненных функций, всегда будут привлекать к ним внимание исследователей.Широкое применение водоросли получили в некоторых отраслях промышленности: пищевой, химической, целлюлозной (бумажной), текстильной. Некоторые водоросли наносят вред – массовое размножение одноклеточных водорослей в пресных водоемах вызывает "цветение воды", вода приобретает зеленый цвет. Поселяясь на подводных частях судов, гидротехнических сооружений (например, шлюзах, водных фильтрах), водоросли мешают их нормальной работе.Всего существует более тысячи видов съедобных водорослей, произрастающих в реках, морях и океанах по всему миру, однако, наиболее распространёнными и употребляемыми являются всего несколько основных видов.Вытяжки и экстракты из водорослей активно используются для создания БАД и некоторых лекарственных средств, направленных на нормализацию работы щитовидной железы, активности мозга и восполнение минерального состава клеток в организме. Эти же экстракты используются для создания косметических средств, популярность которых нельзя недооценивать. Активные вещества, содержащиеся в данных экстрактах, способствуют глубокому омоложению увядающей кожи, восстановлению её структуры, нормализации уровня выработки коллагена и эластина, делая кожу более упругой. Водоросли отлично увлажняют кожу, сохраняя влагу внутри неё на длительное время. Обогащая кожу витаминами и минералами, водоросли преображают цвет кожи, улучшают её структуру, делают более гладкой. По этой причине такие виды водорослей, как ламинария и спирулина, активно используются в косметических центрах. Ламинария, ко всему прочему, отличный друг в борьбе с жировыми отложениями и дряблостью кожи в проблемных местах. Кстати, и вездесущие растяжки становятся меньше после обёртываний из водорослей и применения кремов с вытяжками из них.В кулинарии водоросли также имеют немалое применение. Особенно часто они используются в холодных закусках. Иногда водоросли пассируют в масле, но после этого они теряют большинство своих полезных веществ. Кстати, многие из водорослей могут быть знакомы вам по таким японским названиям, как нори, комбу, вакаме, кантен, уме будо или хидзики. Все они, так или иначе, входят в состав японских блюд, в том числе таких популярных сегодня суши.Чем полезны водоросли, не понаслышке знают приверженцы альтернативной медицины. В частности, измельченные или микронизированные водоросли применяются в талассотерапии: из кашицы в кожу проникают энергетически богатые вещества, оживляющие обменные процессы и противодействующие целлюлиту. Кроме того, польза водорослей для человека заключается в том, что они богаты антиоксидантами: Р-каротином, витаминами С и Е, ферментом супероксиддисмутазы, микроэлементами и являются источником незаменимых жирных кислот.Особенно велико содержание в пресноводных и морских водорослях таких витаминов, как А, В1; В2, С, Е и D. Также в водорослях много фукоксантина, йода и сульфоаминокислот. Значение водорослей в жизни человека заключается в том, что они способны стимулировать и регенерировать клетки кожи, оказывать смягчающее и легкое бактерицидное действие. У других – отчетливо проявляются увлажняющие и влагоудерживающие свойства в силу более высокого содержания полисахаридов, органических кислот, минеральных солей. Третьи – за счет активного воздействия органического йода, фукостерола, минеральных солей и витаминов эффективны против целлюлита, угревой сыпи, благоприятны для ухода за жирной кожей, поскольку обеспечивают регуляцию жирового обмена и улучшают кровообращение.Говоря о роли водорослей в жизни человека, нельзя не вспомнить о современной теории происхождения жизни, в которой утверждается, что у истоков всего живого на Земле стояли бактерии. Позже некоторые из них эволюционировали, что дало жизнь микроорганизмам, содержащим хлорофилл. Так появились первые водоросли. Будучи способными к утилизации солнечной энергии и выделению молекул кислорода, они смогли принять участие в формировании оболочки атмосферного кислорода, окружающей нашу планету. Таким образом, стали возможными те формы жизни на Земле, которые знакомы современному человеку.В средствах по уходу за лицом и особенно телом, разработанных в последние годы, распространено использование смеси водорослей фукуса, ламинарии и литотамнии. Богатая неорганическими соединениями литотамния прекрасно дополняет действие бурых водорослей, обеспечивая всесторонний эффект при воздействии на кожу и волосы.Синие водоросли - это спиралевидные водоросли, произрастающие в некоторых озерах Калифорнии и Мексики. Благодаря высокому содержанию белка, витамина В12 и Р-каротина они повышают упругость кожи и оказывают замечательный укрепляющий эффект.Зеленые водоросли - это группа низших растений. Ульва (Ulva lactuca) – морской салат – представляет собой зеленую водоросль, растущую на скалах. Собирать ее можно только во время отлива.Морской салат – настоящая кладовая витаминов группы В и железа, они способствуют укреплению тканей организма и улучшают кровообращение в капиллярных сосудах.Спирулина - это сине-зеленая морская водоросль, её использование для лечения. Спирулина из более чем 30 000 видов водорослей содержит в своем составе самый богатый набор витаминов, микроэлементов, аминокислот, ферментов. Она богата хлорофиллом, гамма-линолевой кислотой, полиненасыщенными жирными кислотами и другими потенциально ценными питательными веществами – такими, как сульфолипиды, гликолипиды, фикоцианин, супероксиддизмутаза, РНКаза, ДНКаза.Спирулина отличается от других водорослей тем, что в своём составе содержит до 70% самого совершенного белка, такого количества не содержат никакие другие представители растительного и животного мира на Земле.Спирулина – самый богатый источник природного Р-каротина, жизненно необходимого антиоксиданта, и других каротиноидов. Каротиноиды используются несколькими органами нашего организма, включая надпочечники, систему размножения, поджелудочную железу и селезенку, кожу и сетчатую оболочку глаз.Только спирулина и молоко матери являются полными источниками гамма-линолевой кислоты (ГЛК), играющей незаменимую роль в обеспечении нормального функционирования организма, все другие источники – это экстрагированные масла. ГЛК помогает предотвратить сердечные приступы и инфаркты, помогает выводить излишнюю жидкость, улучшает функцию нервной системы и регулирует размножение клеток, обладает противовоспалительными свойствами, поддерживает в здоровом состоянии суставы, помогает лечению артритов. ГЛК также признана важным элементом питания, для предотвращения кожных болезней, таких как псориаз. фотосинтезирующий питание целлюлозный водоросльСпирулина имеет в своем составе самый совершенный белок и все незаменимые аминокислоты. Белок спирулины для употребления не требует термической обработки, тогда как другие продукты, содержащие белок, необходимо подвергать варке или выпечке (крупы, мясо, рыба, яйца), в результате чего отдельные формы белка частично, а некоторые полностью теряют свои полезные качества.
Заключение
Повсеместное распространение водорослей определяет их огромное значение в биосфере и хозяйственной деятельности человека. Благодаря способности к фотосинтезу они являются основными продуцентами громадного количества органических веществ в водоемах, которые широко используются животными и человеком.Поглощая из воды углекислый газ, водоросли насыщают ее кислородом, необходимым для всех живых организмов водоемов. Велика их роль в биологическом круговороте веществ, в циклическом характере которого природой решена проблема длительного существования и развития жизни на Земле.В историческом и геологическом прошлом водоросли принимали участие в образовании горных и меловых пород, известняков, рифов, особых разновидностей угля, ряда горючих сланцев, явились родоначальниками растений, заселивших сушу.Водоросли чрезвычайно широко используются в различных отраслях хозяйственной деятельности человека, в том числе пищевой, фармацевтической и парфюмерной промышленности. В восточной юго-восточной Азии давно уже используют морские водоросли для приготовления супов. Их выращивают в лиманах на воткнутых в ил бамбуковых палках или на деревянных рамах, опущенных в воду узких заливов.
Список использованных источников
Белякова, Г. А. Ботаника. В 4 томах. Том 1. Водоросли и грибы / Г.А. Белякова, Ю.Т. Дьяков, К.Л. Тарасов. - Москва: Огни, 2013. - 320 c.Волкова, Роза Водоросли: исцели свою болезнь! Природная кладовая витаминов и биологически активных веществ / Роза Волкова. - М.: АСТ, 2014. - 501 c.Гарибова, Л.В. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР: моногр. / Л.В. Гарибова, Ю.К. Дундин, Т.Ф. Коптяева, и др.. - М.: Мысль, 2010. - 365 c.Мухин, В. А. Биологическое разнообразие. Водоросли и грибы / В.А. Мухин, А.С. Третьякова. - М.: Феникс, 2013. - 272 c.Никишин, В. Водоросли, которые лечат / В. Никишин. - М.: Научная книга, 2010. - 923 c.Озерова, Вера Водоросли. Здоровье из морских глубин / Вера Озерова. - М.: ИГ "Весь", 2012. - 128 c.Оксиюк, О. П. Водоросли каналов мира / О.П. Оксиюк. - М.: Наукова думка, 2013. - 208 c.Рассел, Джесси Водоросли / Джесси Рассел. - М.: VSD, 2014. - 713 c.