Загальна характеристика та різноманітність Учені вважають, що перші живі організми виникли у водному середовищі близько 1,5 – 2 мільярдів років тому. Це були мікроскопічні організми, які живилися готовими органічними речовинами (гетеротрофно). З часом у деяких з них виробилася здатність до фотосинтезу. Виникли одноклітинні зелені водорості, а потім і багатоклітинні. Завдяки їх фотосинтетичній діяльності вода й атмосфера збагатилися киснем.
Які ж ознаки притаманні водоростям? Спільна ознака різних представників водоростей - наявність у їхніх клітинах хлоропластів із хлорофілом. Отже, ці рослини, так само як і вищі, здатні до фотосинтезу. Крім хлорофілу, хлоропласти водоростей часто можуть містити й інші пігменти. Це надає їм червоного, бурого або жовто-зеленого забарвлення.
Слово "водорість” можна поділити на два слова: водо - "вода” та рість – "рости”. А чи тільки у воді існують водорості? Які вони? Скільки їх? Отже, ми повинні відшукати відповіді на ці запитання. Рослини надзвичайно різноманітні. Залежно від будови їх ділять на дві великі групи - водорості та вищі рослини. Тіло деяких водоростей може складатися з однієї клітини, як у хламідомонади та хлорели. Тіло багатоклітинних водоростей не має складної тканинної будови, коренів, стебла, листків.
Водорості. Загальна характеристика Спільна ознака різних представників водоростей - наявність у їхніх клітинах хлоропластів із хлорофілом. Отже, ці рослини, так само як і вищі, здатні до фотосинтезу. Крім хлорофілу, хлоропласти водоростей часто можуть містити й інші пігменти. Це надає їм червоного, бурого або жовто-зеленого забарвлення.
Водорості трапляються як у прісних, так і в солоних водоймах. Одні з них плавають на поверхні води, інші мешкають у її товщі або прикріплені до дна. Є види водоростей, якими обростають різноманітні предмети, розташовані у воді. Водорості можуть жити лише в тих шарах води, куди надходить світло: інакше фотосинтез не відбувається. На суходолі вони здатні оселятися лише на зволожених ділянках: на корі дерев, у розколинах скель, у верхніх шарах ґрунту.
Діатомові водорості Це мікроскопічні одноклітинні чи колоніальні організми, поширені по всій земній кулі. Вони мають своєрідну будову клітинної оболонки, що нагадує панцир. Він складається з двох половинок, що вкладаються одна в одну та містять сполуки Силіцію. Панцирі діатомових водоростей мають мікроскопічні отвори, крізь які здійснюється обмін речовин клітини із зовнішнім середовищем.
Розмножуються статевим та нестатевим шляхом. Нестатеве розмноження здійснюється вегетативним поділом надвоє. Перед поділом клітина набрякає, стулки панциря розсуваються. Потім проходить поділ хлоропластів, а за ним — мітоз. Після закінчення мітозу кожна дочірня клітина отримує частину панциря від материнської, далі добудовує другу половину. Клітини діатомових водоростей підтримують сталі розміри завдяки стадії ауксоспори. За статевого процесу дві клітини обгортаються загальним слизом, далі відбувається збільшення протопласту та розсування половинок панциря. Подальший процес у різних видів відбувається по-різному, однак спільним в усіх випадках є те, що ядра кожної з клітин від одного до кількох разів редукційно діляться.
Зелені водорості Відділ Зелені водорості – це найбільший на даний час відділ водоростей. За приблизними підрахунками сюди входить близько 500 родів і до 20 000 видів. Всі вони відрізняються в першу чергу чисто-зеленим кольором, схожим на забарвлення вищих рослин, яке викликане переважанням хлорофілу над іншими пігментами.
Зелені водорості поширені переважно в прісних водоймищах, велика кількість пристосувалася до життя в умовах періодичного зволоження: на ґрунті, корі дерев, парканах, квіткових горщиках тощо. Зелені водорості представлені одноклітинними, колоніальними і багатоклітинними формами, їхнє тіло має вигляд ниток або клітин 1-2 мкм у діаметрі. Трапляються як рухливі форми, так і нерухливі. Живляться автотрофно за рахунок фотосинтезу в хроматофорах, які містять зелений пігмент – хлорофіл. Клітини також містять каротин і ксантофіли. Запасають крохмаль та олію. Розмноження відбувається безстатевим і статевим шляхом. Трапляються епіфіти, паразити й симбіонти.
Улотрикс поширений переважно в солоних водоймах, але трапляється й у прісних. Його клітини розташовані в один ряд і утворюють нитку завдовжки до 10 см. Кожна з клітин містить ядро та один хлоропласт, що має вигляд незамкненого кільця, а також вакуолю з клітинним соком. Біля основи нитки улотрикса є безбарвна клітина, за допомогою якої ця водорість кріпиться до поверхонь. Розмножується улотрикс нестатево (уривками нитки або за участі чотириджгутикових спор) та статевим способом (за участі дводжгутикових статевих клітин).
До нитчастих водоростей належить також спірогіра. Ця водорість поширена в стоячих або з повільною течією прісних водоймах. Вона може утворювати значні маси яскраво-зеленого ослизлого жабуриння. Її клітини здебільшого видовжені, так само, як і в улотрикса, розташовані в один ряд. У клітинах спірогіри містяться спірально закручені стрічкоподібні хлоропласти (їх може бути від 1 до 4). Більшу частину об’єму клітини займає вакуоля з клітинним соком. Розмножується ця водорість уривками нитки. Спірогіра статевих клітин не утворює, проте її клітини можуть обмінюватися спадковою інформацією через тимчасові цитоплазматичні містки. Часто ці водорості є причиною несправності систем водозливу та кораблів, оскільки, розростаючись, обмотують гвинти. До того ж вони є причиною заморів риби, якщо сильно розростаються у водоймах.
Бурі водорості Відділ Бурі водорості об’єднуює близько 2000 видів багатоклітинних, здебільшого морських прикріплених організмів. Усі бурі водорості, на відміну від зелених і діатомових, - багатоклітинні. Їхнє тіло забарвлено в жовто-бурий колір, адже в їхніх хлоропластах, крім хлорофілу, є значна кількість інших пігментів коричневого та жовтого кольорів. Ці рослини мають найскладнішу будову з усіх водоростей. У деяких з них клітини зібрані у групи, які нагадують тканини вищих рослин.
Таломи переважно макроскопічні. До субстрату прикріплюються за доповогою ризоїдів. Розміри – від десятих часток міліметра до десятків метрів. Мають різноманітну за формою слань. У низькоорганізованих видів слань нитчаста (з одного ряду клітин). У високоорганізованих видів слань нагадує стебло та листки. У хроматофорах, крім хлорофілу, міститься бурий пігмент фукоксантин і оранжеві каротиноїди. Запасні продукти накопичуються у вигляді ламінарину, полісахариду, маніту (цукроспирту) і жирної олії. Бурі водорості розмножуються нестатево (рухомими спорами) та статевим способом. Можливе відокремлення ділянок пластинки.
Найвідоміша бура водорість - ламінарія, або морська капуста. До поверхні каменів і каменистого дна ламінарія кріпиться міцними розгалуженими ризоїдами. Вони відростають від нижньої частини тіла - «стовбурця», що зовні схожий на черешок листка. «Стовбурець» розширюється у видовжену (до 3-4 м завдовжки) буро-зелену «листкову» пластинку. Широко розповсюджена у Японії. Там є бурий залив, названий так через велику кількість водоростей, які надають воді бурого кольору. До того ж бурі водорості добре витягують радіацію із оточуючого середовища.
Червоні водорості Здебільшого багатоклітинні організми. Відділ Червоні водорості налічує близько 5000 видів переважно багатоклітинних макроскопічних водоростей, більшість з яких є морськими мешканцями. Талом має вигляд кущиків, які складаються з багатоклітинних гіллястих ниток до 2 м завдовжки. Окрім хлорофілу, їхні клітини містять червоні та жовті пігменти, поєднання яких зумовлюють різноманітні забарвлення тіла - від темно-червоного до жовтого чи блакитно-зеленого. Червоні пігменти дають змогу водоростям уловлювати слабке світло на глибинах до 200-250 м. Це найбільші глибини, на яких можуть мешкати водорості. Розмножуються статевим та нестатевим способами. Запасають червоні водорості особливий багрянковий крохмаль - речовину, за хімічною будовою подібну до вуглеводу, що запасається в клітинах тварин і грибів.
Широко розповсюджені у країнах жаркого клімату. Птахи фламінго використовують їх у їжу разом з крілем, тому забарвлення їх пір’я має рожевий і червоний колір. Полярники кажуть, що у липні "цвіте” Арктика. Великі снігові простори стають червоними, неначе яскраві тропічні квіти виростають на полярних крижинах. Так здавалося здалеку. Зблизька ніяких рослин не видно. Але весь шар снігу завглибшки іноді до 5 см ніби хтось навмисне пофарбував. Учені дослідили дивний сніг під мікроскопом і виявили в ньому найдрібніші яскраво-червоні організми – живі хвостаті "кульки”. Коли сніг скуто морозом, кульки нерухомі. Та тільки-но влітку сонце розтопить сніг, як кульки оживають, починають рости і ділитися. З однієї утворюється 4, 6, іноді 8 нових організмів.
Лабораторне дослідження: будови зелених нитчастих водоростей. Мета: навчитися виготовляти тимчасові мікропрепарати із зелених водоростей, порівнювати одноклітинні та багатоклітинні водорості. Обладнання, матеріали та об’єкти дослідження: живі або фіксовані нитки спірогіри, мікроскоп, предметні та накривні скельця, піпетка, фільтрувальний папір, розчин йодиду калію світло-жовтого кольору, таблиці. Хід роботи1. Приготуйте тимчасовий мікропрепарат із частини нитки спірогіри.2. Прикладіть до краю накривного скельця шматок фільтрувального паперу й відтягніть ним воду з препарату. Водночас з іншого боку скельця піпеткою введіть краплину розчину йодиду калію.3. Спочатку за малого, а потім за великого збільшення мікроскопа розгляньте окремі клітини спірогіри. Знайдіть спірально закручені стрічки хлоропластів та ядро, розташоване в центрі клітини.4. На прикладі хламідомонади та спірогіри порівняйте особливості будови одноклітинних та багатоклітинних водоростей.5. Зробіть висновок.