Жизненный цикл улотрикса

Особенности зеленой водоросли Улотрикс

Водоросли — это самые просто устроенные и древние растения на Земле. Их относят к низшим растениям, так как их тело не имеет корней, стеблей и листьев, а также образующих их тканей; тело водоросли однородно (в виде слоевища или таллома), то есть у них отсутствует дифференциация. Понятно, что говорить об отсутствии дифференциации тела водорослей имеет смысл только по отношению к многоклеточным формам.

Улотрикс относится к группе зеленых водорослей, которые в свою очередь являются самыми древними растениями в мире. Улотрикс обитает на увлажненных поверхностях или в водоемах. Внешний вид улотрикса представляет собой тину или ряску, покрывающие твердые поверхности. Форма данной водоросли разветвленная. Клетки в нити однородные. Нижняя клетка немного больше по размеру, чем остальные. Это происходит потому, что нижней частью водоросль крепится к субстрату. Нижняя клетка не содержит хлорофилла. Все клетки этой водоросли способны делится. Они имеют бочонковидную форму (ширина больше длины). Посередине клеток расположены хроматофоры, поэтому данную водоросль называют опоясной.

Тело водоросли называют слоевищем или талломом. Клетки выстроены в вертикальный ряд. К нижней клетке крепятся ризоиды, которые позволяют водоросли прикрепится к субстрату. Ризоиды не способны делиться, не имеют дифференцировки. Клетки тела водоросли имеют пристеночный хлоропласт, который содержит пиреноиды. Его называют местом отложения органических веществ, которые получаются в виде фотосинтеза. Клетки содержат ядра, поэтому водоросль относят к эукариотам. Наследственный материал помещается в нуклеиновые кислоты. Улотрикс способна к росту и может достигать в длину 10 см.

Для развития водоросли очень важно найти место, где много кислорода. Этот химический элемент не только участвует в процессе газообмена, но и способствует делению клетки, насыщая ее энергией

При этом кислород не должен содержать никаких примесей. В случае, если кислорода будет достаточно, то нити водоросли вырастают густыми, чистыми, яркого цвета.

Зеленая водоросль размножается следующими способами:

вегетативным;
бесполым;
половым.

Замечание 1

Вегетативное размножение представляет собой способ размножения частями растения. Бесполые размножение реализуется с помощью клеток, не несущих генетического разнообразия. Половое размножение реализуется специальными клетками – гаметами.

Что касается, вегетативного размножения, то оно происходит с помощью обрывков нити, из которых образуются новые водоросли. При бесполом размножении задействованы все клетки нити. Самая нижняя клетка ризоида в размножении не участвует. При бесполом размножении клетка улотрикса делится от 4 до 32 раз, образуя так называемые зооспоры, которые заключаются в слизистые пузыри. В последствии зооспоры попадают в воду и прикрепляются к субстрату, образуя молодую нить.

Половой способ размножения улотрикса реализуется при участии гамет со жгутиками, образующимися на материнской водоросли. Две гаметы попарно входят в воду, объединяются и образуют зиготу с 4-мя жгутиками. Зигота ищет твердый субстрат в воде, чтобы после прикрепления дать жизнь спорофиту, представленному одной клеткой. Затем снова происходит образование зооспор, дающих новые нити.

Для того, чтобы понять, как именно реализуется жизненный цикл улотрикса целесообразно сравнить его с другой водорослью – спирогирой:

обе водоросли относятся к многоклеточным;
улотрикс имеет три способа размножения, а спирогира два;
водоросли делятся половым и бесполым путями;
у улотрикса хроматофор опоясывает клетки, а у спирогиры располагаются по спирали.

При исследовании жизненного цикла улотрикса было выявлено множество интересных фактов:

он чаще распространяется в пресноводных водоемах;
он образует тину;
водоросль крепится к камням, дереву, различным предметам.

Высшие растения Глава 7. Отдел Моховидные (Bryophyta)

Отдел
наиболее низкоорганизованных высших
споровых растений, объединяющий около
25 тыс. современных видов. Для мхов
характерно:

встречаются
практически на всех континентах в
самых разнообразных условиях;
предпочитают
места обитания с повышенной влажностью;
жизненные
формы — однолетние и многолетние
травянистые растения;
в
жизненном цикле преобладает гаметофит,
представляющий собой «листостебельное
растение»; настоящие стебли и листья
отсутствуют, у мхов развиваются
листовидные и стеблевидные структуры;
корни
отсутствуют, их функцию выполняют
нитевидные выросты в нижней части
стебля — ризоиды;
представлены
как однодомными, так и двудомными
растениями;
антеридии
(мужские органы полового размножения)
представляют собой однослойные
мешочкоподобные образования на ножке,
заполненные сперматозоидными клетками,
из которых образуется двужгутиковые
сперматозоиды; архегонии (женские
органы полового размножения) —
бутылеобразные структуры, состоят из
брюшка, содержащего яйцеклетку, и
шейки;
для
оплодотворения необходима вода;
из
зиготы сначала развивается спорофит;
он полностью зависит от гаметофита,
так как получает от него воду и
питательные вещества;
спорофит
состоит из коробочки, в которой
развивается спорангий, ножки (у некоторых
мхов она может отсутствовать), на
которой располагается коробочка,
стопы, или гаустории, обеспечивающей
связь с гаметофитом;
в
спорангии в результате редукционного
деления происходит образование
гаплоидных спор;
моховидные
— равноспоровые растения;
из
спор образуется протонема, на ней
закладываются почки, из которых
развивается гаметофит.

6.4. Значение водорослей

Будучи
автотрофами, водоросли являются
основными продуцентами (т. е.
производителями) органических веществ
в различных водоемах. Кроме того, в
процессе фотосинтеза они выделяют
кислород, создавая тем самым благоприятные
условия для жизни не только водных, но
и наземных организмов.

Водоросли
играют огромную роль в жизни человека.
Они являются кормом для многих промысловых
рыб и других животных, служат добавками
в различных питательных смесях, входят
в состав комбикормов. Некоторые водоросли
(например, «морскую капусту») употребляют
в пищу. Морские водоросли используются
для получения из них удобрений, йода,
брома и других вещества. Из красных
водорослей добывают агар-агар,
используемый микробиологической и
кондитерской промышленности, из бурых
водорослей добывают альгиновую кислоту,
применяемую для изготовления пластмасс
и непромокаемых тканей. В пресных водах
водоросли участвуют в образовании
сапропеля, применяемого при грязелечении.

При
массовом развитии они могут наносить
ущерб, поскольку ухудшается качество
воды и затрудняется водоснабжение.
Водоросли могут накапливать различные
вещества, попадающие в водоемы со
стоками различных производств и
постепенно их дезактивировать. Происходит
постепенное очищение воды от загрязнителей.

Способность
водорослей к самоочищению воды имеет
огромное народнохозяйственное значение
и занимает важное место в круговороте
веществ в водоемах

Строение и размножение улотрикса

Низшие растения не формируют тканей. Тело многоклеточных видов называется таллом, или слоевище. Функцию прикрепления к субстрату выполняют нитчатые образования — ризоиды. Их клетки также не дифференцированы.

Таллом улотрикса имеет нитчатую неразветвленную форму. Он состоит из клеток, расположенных в один ряд. Эти водоросли обитают в морских и пресных водоемах, прикрепляясь ризоидами к корягам, камням и другим подводным предметам. Нити улотрикса вырастают в длину до 10 сантиметров. В совокупности они образуют зеленую тину.

Обязательным компонентом каждой клетки улотрикса является пристеночный хлоропласт с несколькими пиреноидами. Последние представляют собой область, в которой про запас откладываются органические вещества, синтезированные в процессе фотосинтеза.

Клетки улотрикса являются эукариотическими. Это означает, что их генетический материал содержится в оформленном ядре. Он закодирован в молекулах нуклеиновых кислот — ДНК. Такое строение генетического аппарата обусловливает разнообразие способов размножение улотрикса.

Отдел Зеленые водоросли

С эволюционной точки зрения зеленые водоросли (Chlorophyta) представляют собой чрезвычайно важную группу: некоторые из них не только организовали сложные дифференцированные многоклеточные тела, но и переместились на сушу, дав начало эмбриофитам — настоящим растениям. Возможно из-за того, что большинство знакомых нам животных и растений сухопутные и многоклеточные, мы не осознаём насколько сложен был этот процесс.

Истинная многоклеточность среди зелёных водорослей развивалась несколько раз. Но переход к сложной форме организации фотосинтететического аппарата, нужного при жизни на суше, был настолько труден, что произошёл, по-видимому, только однажды.

Зелёные водоросли чрезвычайно эволюционно пластичны. Они выживают в разных катаклизмах, когда большинство растений погибают. Специализированные клетки есть и в других группах водорослей (бурых и красных), но их метаболизм не переносит экологических изменений. Немногие из них могут жить в почве, в воздушной среде, внутри животных, как это делают зелёные водоросли.

Их можно встретить в прибрежных морских водах и в открытом океане в виде фитопланктона. Отдельные представители, способные переносить условия экстремального засоления, найдены на дне океана в сообществах гидротерм и в пустынях. Менее экзотические виды поселяются на поверхности скал, шерсти животных и коре деревьев. Виды Хлорофита (Chlorophyta) образуют симбиотические отношения с грибами (в результате возникают лишайники), простейшими, губками и кишечнополостными.

Зелёные водоросли чрезвычайно разнообразны. Изучая их, мы понимаем, что метаболизм и организация покрытосеменных растений и человека не единственные успешные эксперименты эволюции в решении биологических проблем.

6.4. Значение водорослей

Развитие гамет

Следующим этапом жизненного цикла спирогиры является половой процесс. Каждая клетка нити также формирует значительное количество гамет — от 4 до 64. Половое размножение улотрикса является изогамным. Данная характеристика означает, что в нем участвуют половые клетки одинакового строения. Их не разделяют на мужские и женские. Такие гаметы идентичны по форме и по размеру. Их обозначают знаком плюс или минус.

При изогамии происходит слияние половых клеток путем копуляции, результатом которого является зигота. Каждая гамета образует по два жгутика, с помощью которых выходит в воду. Там и происходит оплодотворение. Интересным является тот факт, что к слиянию способны гаметы, образующиеся на разных нитях. Такое явление называется гетероталлизм.

В жизненном цикле улотрикса наблюдается смена поколений. Это явление имеет приспособительный характер. Когда наступают неблагоприятные условия, клетки нитчатой водоросли становятся круглыми. Их стенки выделяют большое количество слизи. Такое состояние клеток называется пальмеллевидным. Далее они разъединяются, происходит их митотическое деление. Когда условия окружающей среды нормализуются, вновь образованные клетки превращаются в подвижные зооспоры. Из них развиваются нитчатые талломы.

Итак, улотрикс является представителем группы низших растений, отдела Зеленые водоросли. Его тело представляет собой нитчатый таллом, состоящий из недифференцированных клеток. Улотрикс обитает в пресных, а иногда и в соленых водоемах. Ведет прикрепленный образ жизни. К подводным предметам прикрепляется с помощью нитчатых ризоидов. Размножается улотрикс тремя способами: вегетативно, спорообразованием и путем слияния подвижных гамет.

Размножение улотрикса

Как и водоросль спирогира, улотрикс тоже размножается двумя путями: бесполым и половым.

В условиях благоприятных некоторые клетки водоросли образуют зооспоры, у каждой из которых по 2-4 жгутика. Зооспора плавающая может прикрепиться к предмету, а затем делиться, образуя новую нить водоросли.

Улотрикс – это растение, способное в неблагоприятных условиях размножаться и половым путем. Некоторые клетки нити его содержат гаметы, имеющие по 2 жгутика. После выхода их из клеток они образуют, попарно сливаясь, зиготы, которые, в свою очередь, впоследствии разделяются на 4 клетки, тоже впоследствии дающие начало отдельным нитям водорослей.

Строение водоросли

Тело улотрикса называется таллом или слоевище. Оно дифференцировано по нитчатому типу. Цилиндрические клетки идут в ряд друг за другом и образуют одну неразветвленную нить, которая иногда достигает 10 см в длину. Оболочки клеток плотные, целлюлозно-пектиновые. Хлоропласты в клетке в виде пластинки, образующей незамкнутый поясок. В них есть несколько включений — пиреноидов.

К субстрату улотрикс прикрепляется с помощью бесцветной, вытянутой в длину ризоидной (еще ее называют прикрепительной) клетки, которая отличается от всех остальных отсутствием хлоропластов. Она внедряется в поверхность и становится основой, от которой дальше растет нить. Цитоплазма ризоидальной клетки отмирает.

Улотрикс может размножаться при помощи любой своей клетки, кроме ризоидальной. В каждой из этих клеток находится ядро, которое несет в себе генетический материал. Также они содержат хроматофор с пиреноидами.

Способы размножения

Размножается эта водоросль по-разному.

Вегетативно, когда новые растения появляются из обрывков нитей. В бесполом размножении могут участвовать все клетки растения, кроме ризоидальных. Они делятся на четырехжгутиковые зооспоры. В слизистом пузыре зооспоры затем проникают в воду и закрепляются на поверхности. Они теряют жгутики и начинают делиться, из них вырастают новые нити водоросли. Это основной способ размножения улотрикса.
Половым размножением, когда в клетке образуются одинаковые гаметы (это называется изогамия), которые затем сливаются попарно при выходе в воду. Зигота закрепляется в субстрате и превращается в спорофит, состоящий из одной клетки. Затем спорофит делится и образует 4-8 гаплоидных зооспоры, а они уже в свою очередь дают новые нити водоросли улотрикса.

Таким образом, в жизненном цикле происходит смена поколений: нитчатый многоклеточный гаметофит сменяется одноклеточным спорофитом.

Некоторым видам свойственен гетероталлизм, т.е. самонесовместимость.

Общие сведения о водорослях

Все водоросли принадлежат к низшим растениям. В общей сложности их более 30 000 видов. Есть среди них формы и одноклеточные, и многоклеточные. У первых тело состоит всего лишь из одной клетки (некоторые образуют колонии клеток), у вторых тело представляет собой слоевище (или таллом). Представленный далее в статье улотрикс – это многоклеточная водоросль.

Название водорослей говорит о месте их обитания – в воде (в морской и пресной), но встретить их можно во многих других увлажненных местах, например, на коре деревьев и в почве. Некоторые разновидности способны обитать даже в самых горячих источниках и на ледниках. Имеют они самые разные размеры, некоторые достигают в длину нескольких метров.

Клетки многих водорослей, кроме хлорофилла, содержат бурые, синие, красные и оранжевые пигменты, придающие им окрас. Растения эти по преобладанию последних делятся на бурые, красные и зеленые.

Развитие гамет

Общие сведения о водорослях

Систематика водорослей

В соответствии с современными представлениями зеленые и харовые водоросли, наряду с настоящими наземными растениями, образуют подцарство Зелёные растения (Viridiplantae), которое, в свою очередь, вместе с красными водорослями и глаукофитами (вместе образующими подцарство водорослей Biliphyta) формирует обособленную ветвь в филогенетическом дереве — царство Растения (Archaeplastidae, или Plantae).

К ветви Chromalvelolata, или царству Хромиста (Chromista), относится отдел Ochrophyta, в который входят бурые, желто-зеленые, золотистые, синуровые и некоторые другие классы водорослей. В особые отделы в пределах царства выделены диатомовые, криптофитовые и гаптофитовые водоросли. Среди нефотосинтезирующих организмов им родственны опалины, лабиринтулиды и оомицеты.

К царству Хромиста относятся также динофитовые водоросли, которые вместе с инфузориями, апикомплексами и колподеллидами включаются в отдел Альвеолят (Miozoa, или Alveolata). Отдел Эвгленовые (Euglenophyta), объединяемый многими исследователями в Excavata, относится к царству Простейшие (Protozoa) и включает эвгленовые водоросли, а также паразитические и свободноживущие жгутиконосцы, такие как кинетопластиды, диплонемиды и др.

Хлорарахниофиты — единственные автотрофы среди группы Rhizaria (Корненожки). Это организмы, отличающиеся развитием обычно довольно длинных выростов — ложноножек. Родственными хлорарахниофитам гетеротрофными организмами являются церкомонады и филозные раковинные амебы (эуглифиды), некоторые солнечники и радиолярии, а также паразитические организмы — плазмодиофоры и гаплоспоридии. По другим представлениям, корненожки под названием Церкозоа (Cercozoa) относятся к царству Хромиста наравне с Bacillariophyta, Cryptophyta, Miozoa и Ochrophyta.

В систематическом отношении водоросли делятся на множество самостоятельных отделов, различающихся по окраске, зависящей от набора пигментов, по организации клетки и структуре талломов. Ниже приведена обобщенная систематика фотосинтезирующих организмов.

Царство Plantae (Archaeplastida)
Подцарство Viridiplantae
Отдел Chlorophyta — Зеленые водоросли
Отдел Charophyta — Харовые водоросли
Отдел Tracheophyta — Высшие растения
Подцарство Biliphyta
Отдел Glaucophyta — Глаукофитовые водоросли
Отдел Rhodophyta — Красные водоросли
Царство Chromista
Отдел Ochrophyta
Класс Chrysophyceae — Золотистые водоросли
Класс Synurophyceae — Синуровые водоросли
Класс Xanthophyceae — Желто-зеленые водоросли
Класс Phaeophyceae — Бурые водоросли
Класс Raphydophyceae — Рафидофитовые водоросли
Класс Bolidophyceae — Болидофицеевые водоросли
Класс Dictyochophyceae — Диктиохофицеевые водоросли
Класс Pelagophyceae — Пелагофицеевые водоросли
Класс Phaeothamniophyceae — Феотамниевые водоросли
Отдел Bacillariophyta — Диатомовые водоросли
Отдел Cryptophyta — Криптофитовые водоросли
Отдел Haptophyta — Гаптофитовые водоросли
Отдел Miozoa (Alveolata)
Класс Dinophyceae — Динофлагелляты
Отдел Cercozoa (Rhizaria)
Класс Chlorarachniophyceae — Хлорарахниофиты
Царство Protozoa
Excavata
Отдел Euglenophyta — Эвгленовые водоросли

Место обитания водоросли

Преимущественная среда обитания улотрикса — пресные водоемы с быстрым течением, в основном реки, но случается, что он поселяется даже на суше, там, куда попадают брызги, например рядом с водопадами. Очень редко, но в морях эта водоросль тоже попадается.

Улотрикс крепится к любым твердым поверхностям: дереву, камню, подводным частям судов. Благодаря быстроте распространения, а также своей живучести и неприхотливости может жить даже в горячих источниках и на ледниках — это одно из самых распространенных растений на земле и способно наносить ущерб хозяйству человека при усиленном размножении.

Какой вид растений

Самый хорошо известный и описанный наукой вид — улотрикс опоясанный (Ulothrix zonata). Сейчас ученые считают, что именно этот вид дал начало многоклеточным водорослям, то есть стал важнейшим звеном в эволюции.

К низшим растениям относится потому, что не имеет стеблей, листьев, корней и образующих их тканей. Тело его однородно.

Вот такой улотрикс под микроскопом, а для невооруженного глаза выглядят эти, самые древние в мире растения, как привычная нам всем ряска или зеленая тина на разных подводных предметах. Окраска обусловлена хлорофиллом, потому что других пигментов у данной водоросли нет.