Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Водоросли автотрофные
Автотрофные организмы используют неорганические источники для своего существования, тем самым создавая органическую материю из неорганической. К таким организмам относятся фотосинтезирующие зеленые растения суши и водной среды, синезеленые водоросли, некоторые бактерии за счет хемосинтеза и др.[ . ]
Автотрофные (от греч. auto — сам, trophe — пища), т.е. само-питающиеся, — поглощают энергию Солнца и вещества из окружающей среды, создают органические вещества из неорганических. К ним относятся зеленые растения, водоросли, некоторые бактерии.[ . ]
Водоросли относятся к фотосинтезирующим автотрофным организмам, использующим солнечную энергию для создания органических соединений из двуокиси углерода и воды, при этом энергия солнечного света превращается в химическую энергию.[ . ]
ВОДОРОСЛИ — группа низших автотрофных растений, содержащих хлорофилл и живущих преимущественно в воде. Включают одноклеточные, колониальные, многоклеточные и не-клеточные растения.[ . ]
К автотрофным организмам относятся водоросли, наземные зеленые растения, бактерии, способные к фотосинтезу, а также некоторые бактерии, способные окислять неорганические вещества (хемоавтотрофы). Автотрофы являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере.[ . ]
Под водорослями, как видно из предыдущего, объединяют несколько отделов слоевцовых автотрофных растений, обычно живущих в воде. Среди водорослей можно различать три объединения отделов, характеризуемых составом пигментов, играющих роль в поглощении гии в связи с фотосинтезом.[ . ]
Автотрофы, автотрофные организмы (от греч. — самопитающиеся) — живые организмы, способные самостоятельно продуцировать необходимые для их существования органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию или окисление неорганических веществ (хемоавтотрофы). Автотрофы являются первыми продуцентами органического вещества в биосфере, при этом они служат единственным источником энергии для гетеротрофов, которые таким образом полностью зависят от первых. К ним относятся главным образом зеленые растения, водоросли и фототроф-ные бактерии, способные к фотосинтезу.[ . ]
Планктонные водоросли выделяют в воду существенную часть органического вещества, которое они синтезируют. Из-за этой утечки вещества из клеток растений, дополняемой экскрецией животных и воздействием ферментов бактерий, живущих на поверхности частиц мертвого органического вещества, вода в морях и озерах, как правило, содержит значительно больше органического вещества в растворе, чем его заключено в живых организмах и в их останках. Многие водные растения и животные в состоянии поглощать часть таких растворенных веществ и использовать их как пищу в дополнение к фотосинтезу или к поеданию (у животных). Потребление пищи, а также витаминов непосредственно из воды — акт особо важный для многих одноклеточных организмов. Такие протисты как активно теряют органические вещества в воду, так и активно поглощают органические вещества из воды, при этом выделяются и поглощаются главным образом различные соединения. Даже среди форм, обладающих хлоропластами, многие зависят от наличия растворенных в воде органических веществ; они живут на комбинированном автотрофно-гетеротрофном питании, причем в рамках этой комбинации виды отличаются друг от друга по доле гетеротрофии и по идентичности органических соединений, получаемых из воды. Таким образом, существует активная циркуляция органического вещества в планктоне вне классических пищевых цепей. Это так же верно, как и то, что на динамику популяций планктона влияет органическое вещество, растворенное в воде, притом по-разному на рост разных видов.[ . ]
Это автотрофные фотосинтезирующие эукариотические организмы, в клетках которых в специализированных для фотосинтеза органеллах — хлоропластах — содержится зеленый пигмент — хлорофилл. Среди растений выделяют группы обитателей воды и суши. Ведущее место в водных экосистемах занимают водоросли, играющие роль продуцентов органического вещества и источников кислорода. Мельчайшие водоросли, парящие в поверхностных слоях теплых океанов, благодаря быстрому размножению и большой суммарной биомассе, являются важными поставщиками кислорода для всей атмосферы Земли. Некоторые водоросли используются в пищу животных и человека.[ . ]
Отдел сине-зеленых водорослей считают древнейшей группой автотрофных растений на Земле. Примитивное строение клетки, отсутствие полового размножения и жгутиковых стадий— все это серьезные доказательства их древности, lio цитологии сине-зеленые сходны с бактериями, а некоторые их пигменты (билипро-теины) встречаются и у красных водорослей. Однако, учитывая весь комплекс характерных для отдела признаков, можно предполагать, что сине-зеленые водоросли являются самостоятельной ветвью эволюции. Свыше трех миллиардов лет назад они отошли от основного ствола растительной эволюции и образовали тупиковую ветвь.[ . ]
Некоторые диатомовые водоросли вообще могут переходить от автотрофного питания к гетеротрофному. Известны даже формы с бесцветными хлоропластами или вовсе без них — зти водоросли являются уже облигатными гетеро-трофами.[ . ]
Михеева Т.М., Лукьянова Е.В. Автотрофный пикопланктон в структуре фитопланктонного сообщества водоемов и водотоков Беларуси // Эколого-физиологические исследования водорослей и их значение для оценки состояния природных вод.[ . ]
Первое звено в них составляют автотрофные организмы, или продуценты (зеленые водоросли и растения, др.). Они с помощью фотосинтеза способны создавать все необходимые для жизни организма вещества из исходных неорганических соединений.[ . ]
Выпадение из микробоценоза синезеленых водорослей ограничивает поступление атмосферного азота в биологический круговорот, что имеет существенное значение для азотного баланса, наприМер, затопляемых почв рисовых полей. Вполне вероятно, что критическим звеном экосистемы может оказаться какая-то функциональная группа микроорганизмов, например автотрофные нитрификаторы, или всего-навсего один вид, например клубеньковые бактерии. В случае гибели клубеньковых бактерий произойдет разобщение бобово-ризо-биального симбиоза. Прекратится фиксация молекулярного азота. В результате потери азота за счет утраты азотфиксирующей способности растений могут достигать 200—300 кг/га. Снизится продуктивность бобовых культур в целом. Для получения высоких урожаев потребуется дополнительное введение в почву азотных минеральных удобрений.[ . ]
Об эндофитах мы говорим в том случае, когда водоросль погружена в другое растение, но продолжает питаться автотрофно, за счет фотосинтеза. Однако есть немало багрянок, которые ведут паразитический и полупаразитиче-ский образ жизни; они не только погружены в ткани хозяина, но и питаются за их счет. Как эндофиты, так и паразиты отличаются редуцированным слоевищем, выступающим над поверхностью хозяина в виде шариков или лопастных образований. Весьма интересно, что большинство паразитических форм среди красных водорослей по систематическому положению очень близки к водоросли-хозяину. Они относятся не только к тому же порядку, но даже к одному и тому же семейству. Это тем более поразительно, что красные водоросли растут в богатых видами сообществах, где имеются широкие возможности для выбора хозяина. Причины этого интересного явления остаются пока невыясненными.[ . ]
Слоевцовые эукариотические растения бывают и автотрофными, тогда их называют водорослями, и гетеротрофными; объединяющего общепринятого термина для обозначения последних нет. В эту категорию входят грибы и мик сомице ты (слизевики). Нередко эту категорию гетеротрофных низших растений понимают в широком смысле, присоединяя к ним бактерии из числа прокариотических организмов. Аналогично к числу водорослей относят прокариотические цианеи, называя их сине-зелеными водорослями.[ . ]
Затем, 1,5—2 млрд лет тому назад, появились первые одноклеточные эукариоты и, в результате изначального господства г-отбора, произошел мощный популяционный взрыв автотрофных водорослей, что привело к избытку в воде кислорода и к его выделению в атмосферу. Произошел переход восстановительной атмосферы в кислородную, что способствовало развитию эукариотических организмов и появлению многоклеточных около 1,4 млрд лет назад.[ . ]
Среди растений различают разные по окраске и строению водоросли, грибы, слизевики, семенные растения, в том числе голосеменные и цветковые. В подавляющем своем большинстве растения — автотрофные организмы, в основном фототрофные. Но грибы и слизевики гете-ротрофны, чужеядны, т е. не сами (как автотрофные растения) строят необходимое для поддержания жизни органическое вещество, а черпают его из окружающей среды. В этом отношении с ними сходны бактерии, тоже относимые обычно к миру растений и в подавляющем большинстве тоже гетеротрофные.[ . ]
АГРОЭКОСИСТЕМА (син. сельскохозяйственная экосистема, А.) — автотрофная антропогенная экосистема, объединяющая участок территории (географический ландшафт), занятый сельскохозяйственным предприятием. В состав А. входят почвы с их населением (животные, водоросли, грибы, бактерии), поля-агроценозы, скот, фрагменты естественных и полуестественных экосистем (леса, естественные кормовые угодья, болота, водоемы), человек.[ . ]
В лабораторной модели микроэкосистемы можно скомбинировать автотрофную и гетеротрофную сукцессии, если пробы из уже развитых систем добавить в среду, обогащенную органическим веществом. Вначале, когда «цветут» гетеротрофные бактерии, система становится мутной, затем, когда нужные водорослям биогенные и ростовые вещества (в частности, тиамин) благодаря активности бактерий поступают в среду, система становится ярко-зеленой. Это, конечно, хорошая модель искусственной звтрофикации.[ . ]
Некоторые живые существа в зависимости от условий обитания способны и к автотрофному, и к гетеротрофному питанию. Организмы со смешанным типом питания называются миксотрофами. Миксотрофы — организмы, которые могут как синтезировать органические вещества из неорганических, так и питаться готовыми органическими соединениями (насекомоядные растения, представители отдела эвгленовых водорослей и др.).[ . ]
Определенное биологическое значение имеет марганец. При его концентрации 0,001. 0,002 мг/л рост водорослей ускоряется в 5. 6 раз, а при концентрации свыше 0,02 мг/л вода становится ядовитой для большинства автотрофных организмов. Существенную роль играют кальциевые удобрения. Они активизируют минерализацию органического вещества и жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий, обогащающих воду нитратным азотом.[ . ]
Царство Растения. В это царство входит подавляющее большинство современных фотосинтезирующих автотрофных живых организмов. Это определяет их главенствующую роль в биосфере как продуцирующих первичное органическое вещество и высвобождающих молекулярный кислород. Если в одной среде водоросли делят эту функцию с цианобактериями (фотосинтезирующие бактерии кислород не выделяют), то в наземных экосистемах продукция кислорода осуществляется исключительно растениями.[ . ]
Третий тип питания — голофитный присущ очень немногим простейшим, в клетках которых есть хлорофилл. Автотрофное питание этих протозоа полностью соответствует автотрофному питанию зеленых растений. Они усваивают углекислоту посредством своего хлорофилла либо живут в симбиозе с зеленой одноклеточной водорослью, которая посредством фотосинтеза снабжает органическими соединениями простейших симбионтов.[ . ]
По-видимому, очень большая часть микроскопической подземной жизни, главным образом микробов, грибов и водорослей, не зависит от высших зеленых организмов прямо или косвенно и должна быть с этой точки зрения аналогична железо- и марганцо-бактериям и грибам (автотрофной).[ . ]
Биологическая часть экосистемы с точки зрения трофических (пищевых) отношений делится на два компонента: 1) автотрофный компонент, к которому относятся фото- и хемосинтезирующие организмы (продуценты), и 2) гетеротрофный, питающийся за счет органических веществ, созданных на первом уровне. В наземных экосистемах основную часть автотрофного уровня составляют зеленые растения, а в водных экосистемах — одноклеточные (фитопланктон) и многоклеточные водоросли.[ . ]
Другие биотические ассоциации питающих рек также улучшаются при прохождении через водохранилище. Типы и количество автотрофных и гетеротрофных организмов, которые имеют оптимальные условия для роста и развития в водохранилище, зависят от множества факторов, таких, как концентрации абиотических веществ, поступающих из питающих рек, географическое расположение, местная топография и скорость, с которой вода протекает через водохранилище, а также от физических факторов (солнечная радиация, скорость ветра и др.). В свою очередь популяции зоопланктона получают благоприятные условия для роста и развития в присутствии соответствующих водорослей, бактерий и органических де-тритов.[ . ]
Во-первых, специфичный признак лишайников—симбиотическое сожительство двух разных организмов — гетеротрофного гриба (микобионт) и автотрофной водоросли (фикобионт). Не всякое сожительство гриба и водоросли образует лишайник. Лишайниковое сожительство должно быть постоянным и исторически выработавшимся, а не случайным, кратковременным. В природе бывают случаи, когда гриб и водоросль образуют временное смешанное скопление, но это еще не лишайник. В настоящем лишайнике гриб и водоросль вступают в тесные взаимоотношения, грибной компонент окружает водоросли и может даже проникать в их клетки.[ . ]
В олигосапробной зоне (зоне чистой воды) растворенные органические вещества практически отсутствуют, в связи с чем развиваются в основном автотрофные организмы. Количество кислорода близко к полному насыщению. Зона характеризуется законченностью процессов нитрификации. Общее количество бактерий naiaeT до тысяч, сотен и даже десятков в 1 мл. Наблюдается большое видовое разнообразие микроорганизмов. Из водорослей характерны диатомовые .Cymbella cesati и зеленые Ulothrix zonata, Draparnaldia sp., из коловраток — Kelicottia longispina, из ракообразных — ветвистоусые и веслоногие (Eudiaptomus gracilis) рачки. В илах присутствуют личинки поденок, моллюски.[ . ]
Биоценоз активного ила аэротенков почти полностью гетеротрофен. Однако условия обитания во вторичных отстойниках (отсутствие перемешивания и присутствие света) дают возможность развиваться автотрофным водорослям. Они принимают активное участие в очистке сточных вод, поскольку постоянно присутствуют и достигают массового развития в обрастаниях стенок отстойников. Вследствие того, что часть активного ила непрерывно перекачивается из вторичных отстойников в аэротенки, водоросли с потоком циркулирующего ила привносятся в аэротенки, где отсутствуют удовлетворительные условия для их существования. Поэтому водоросли не принимают активного участия в очистке сточных вод непосредственно в этом звене очистки. Водоросли на очистных сооружениях следует рассматривать как облигатные виды для вторичных отстойников и факультативные для аэротенков.[ . ]
Биогенные элементы (вещества) — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов (углерод, водород, кислород, азот, фосфор и др.); выделяются при разложении мертвых организмов, являются питательными веществами для автотрофных организмов: водорослей, бактерий, наземных растений.[ . ]
Все растительное и животное население водоема принимает участие в превращении веществ. Процесс превращения веществ в водоеме основан на создании гидробионтами так называемых пищевых рядов или пищевых цепей. Каждый ряд начинается с организмов — продуцентов. К продуцентам, в первую очередь, относятся водоросли и автотрофные бактерии- Те и другие осуществляют в водоеме первичный синтез органического вещества и служат пищей для других организмов, неспособных к автотрофному питанию. Так, водорослями обычно питаются разнообразные веслоногие рачки, моллюски, губки, а бактерии пожираются многочисленными одноклеточными животными (Protozoa); эти животные называются протестами или простейшими. Далее протисты также служат пищей рачкам, губкам, моллюскам, которые в свою очередь являются кормом для рыб. Отмирание организмов и выделение ими продуктов обмена веществ образует мертвое органическое вещество — детрит. Детрит минерализуется микроорганизмами до минеральных продуктов, а кроме того, служит пищей червям, моллюскам, личинкам насекомых и малькам некоторых рыб (Родина, 1958).[ . ]
Фотосинтез способны также осуществлять анаэробные пурпурные и зеленые серобактерии. Первые для превращения СО2 в глюкозу в качестве источников атомов водорода используют воду и органические соединения (метан, спирты и др.), вторые — только и другие соединения серы . Аналогичной способностью обладают отдельные представители диатомовых, синезеленых и одноклеточных зеленых водорослей. Понятно, что при этом выделения свободного О2 не происходит. Считается, что бактериальный фотосинтез (фоторедукция) был первым этапом развития автотрофности на планете.[ . ]
Уже на начальной стадии функционирования экосистем в них складывается биологический круговорот с характерными для него повторяющимися процессами продуцирования биомассы, ее отмирания с частичным поступлением органических остатков в поверхностный слой материнской породы, разложением органических остатков, избирательным биологическим поглощением элементов минерального питания из исходного субстрата и другими процессами, протекающими при участии автотрофных и гетеротрофных организмов, составляющих биоценоз. Однако на данной стадии почвообразования характерной чертой биологического круговорота является его незначительный объем, вызванный низкой биологической продуктивностью пионерных наземных экосистем, заселенных преимущественно различными видами низших растений (грибы, бактерии, водоросли, лишайники).[ . ]
Видовой состав микрофлоры почв отличается разнообразием и находится в прямой взаимосвязи с типом почвы. Взаимное влияние микроорганизмов и состава почвы обусловливает направленность биохимических процессов и структуру поверхностного слоя земли. Наиболее широко распространены в почве микроорганизмы-гетеротрофы, осуществляющие разложение органических веществ. Много в почве кокковых форм, спорообразующих палочек. В ней всегда имеются актиномицеты, дрожжи. Автотрофные микроорганизмы наиболее широко представлены бактериями-нитрификатора ми. Кроме них могут встречаться железо- и серобактерии и различные виды микроскопических водорослей (зеленые, синезеленьге , реже — диатомовые). Из простейших наиболее распространены саркодовые (амебы), жгутиковые и некоторые виды инфузории Количество их колеблется от нескольких десятков до сотен тысяч особей в 1 г почвы. Из грибов чаще всего встречаются роды Pénicillium, Aspergillus, Fusarium, Mucor. В почве могут довольно долго сохраняться некоторые болезнетворные формы бактерий, особенно спорообразующие, например возбудитель сибирской язвы. Микроорганизмы почвы участвуют в создании гумуса (перегноя), состав которого определяется деятельностью различных групп микрог организмов.[ . ]
Как и при описанном в предыдущих разделах этой главы развитии в течение коротких промежутков времени, долговременная эволюция экосистемы формируется под влиянием 1) аллогенных (внешних) сил, таких, как геологические и климатические изменения; 2) автогенных (внутренних) процессов, обусловленных активностью живых компонентов экосистемы. Первые экосистемы, существовавшие 3 млрд. лет назад, были населены мельчайшими анаэробными гетеротрофами, существовавшими за счет органического вещества, синтезируемого в абиотических процессах. Затем последовало возникновение и популяционный взрыв автотрофных водорослей, преобразовавших восстановительную атмосферу в кислородную. На протяжении длительного геологического времени организмы эволюировали и возникали системы, все возрастающие по сложности и разнообразию, которые 1) могли контролировать атмосферу и 2) содержали в себе все более крупные и высокоорганизованные виды многоклеточных. Считается, что в пределах этого компонента сообщества эволюционные изменения осуществляются главным образом путем естественного отбора, действующего на видовом или более низком уровне. Однако возможно, что естественный отбор на более высоких уровнях также играет важную роль, особенно 1) сопряженная эволюция, т. е. взаимный отбор зависящих друг от друга автотрофов » гетеротрофов, и 2) групповой отбор, или отбор на уровне сообществ, который ведет к сохранению признаков, благоприятных для группы в целом, даже если они неблагоприятны (для конкретных носителей этих признаков.[ . ]
На этой точке зрения особенно настаивает Маргулис (Margulis, 1975). Позднее поглощение клеток сине-зеленых водорослей могло бы привести к появлению автотрофного «организма», предка всего царства растений. Эта последовательность событий является чисто гипотетической и вызывает много скептических замечаний, но, по крайней мере отчасти, она может соответствовать действительности. До сих пор существуют близкие к предполагаемым симбионтам формы, включая бактерию Paracoccus dertitrificans, рядом признаков напоминающую гипотетического свободножи-вущего предшественника митохондрии. Если теория Маргулис верна, то основная часть этой главы была посвящена второй стадии развития мутуализма, когда все более интегрируются друг с другом пары видов, ‘каждый .из которых по происхождению является симбиотической ассоциацией.[ . ]
Источник
