Зеленые водоросли
Самый обширный отдел водорослей, включающий от 13 000 до 20 000 видов. Обитают в основном в пресных водоемах, имеют зеленую окраску вследствие преобладания хлорофилла a и b по количеству над другими пигментами (каротиноидами, ксантофиллами). Этот отдел включает в себя одноклеточные, многоклеточные и колониальные формы. Большинство из них растет на глубине 20-40 метров.
Клеточная стенка зеленых водорослей образована целлюлозой, запасное питательное вещество — крахмал. У многих представителей в жизненном цикле наблюдается чередование полового поколения (гаметофита) и бесполого (спорофита).
Хламидомонада
Хламидомонада — одноклеточная двужгутиковая зеленая водоросль, обитающая в лужах, пресных водоемах, прудах. Форма клетки грушевидная. На переднем конце тела имеет два жгутика, за счет которых активно движется.
Светочувствительный глазок (стигма) помогает хламидомонаде занять наиболее освещенное место для активного процесса фотосинтеза, который идет в хроматофоре. Сократительные (пульсирующие) вакуоли клетки удаляют избыток постоянно поступающей внутрь воды, таким образом, они поддерживают осмотическое давление на уровне, необходимом для жизни.
Хламидомонада имеет чашевидный хроматофор с пиреноидом — округлой белковой гранулой, содержащей фермент, который участвует в синтезе сахаров. Вокруг пиреноида запасается крахмал.
Размножение хламидомонады
Размножается преимущественно бесполым путем. Половой процесс — конъюгация.
При благоприятных условиях (летом) размножается бесполым путем с помощью зооспор. Хламидомонада (n) дважды делится митотически без разрыва материнской оболочки, в результате образуются 4 клетки (n). Они растут, у каждой из них развивается жгутик, появляется глазок и клеточная стенка. С течением времени материнская оболочка, окружающая клетки, разрывается, и зооспоры выходят во внешнюю среду. Из каждой зооспоры развивается взрослая клетка.
Рассмотрим изогамный половой процесс, при котором гаметы не отличаются по строению, внешнему виду, одинаково подвижны.
Половое размножение активируется при наступлении неблагоприятных условий (пересыхание водоема, понижение температуры внешней среды). Внутри хламидомонады (n) путем митоза образуются половые клетки — гаметы (n). Запомните, что в половом размножении всегда участвуют половые клетки 😉
Гаметы (n) разных хламидомонад попарно сливаются, в результате чего образуется зигота (2n), которая покрывается плотной защитной оболочкой — цистой. При благоприятных условиях зигота (2n) делится мейозом, по итогам которого образуются 4 хламидомонады (n).
Красный снег
Красный снег — явление, характерное для приполярных областей Земли, также встречается на высоких горах. Снег приобретает нехарактерную красную окраску, связанную с массовым размножением Хламидомонады снежной, клетки которой содержат красный каротиноид — астаксантин. Для особей этого вида благоприятными являются низкие температуры, при температуре выше +4 °С они погибают.
Хлорелла
Хлорелла — одноклеточная зеленая водоросль без жгутиков, обитающая в самых разных средах: на сырой почве, на стволах деревьев, скалах, в соленой и пресной воде. Ее скопления хорошо заметны в виде налета зеленого цвета.
Клетка содержит чашевидный хроматофор (имеет вид сильно вырезанной чаши), запасающий крахмал. Хлорелла отличается быстрым темпом деления клеток, в связи с этим ее используют для получения кормов. Фотосинтез у нее также идет очень интенсивно. Эта водоросль одной из первых побывала в космосе, ее используют на космических кораблях для получения кислорода.
Размножение осуществляется только бесполым путем, содержимое материнской клетки делится митотически на 4 или 8 дочерних клеток, после чего оболочка материнской клетки рвется, и дочерние клетки выходят наружу, развиваются во взрослых особей, после чего снова делятся.
Спирогира
Спирогира — многоклеточная нитчатая зеленая водоросль. Скопления нитей спирогиры на поверхности рек и прудов образуют тину.
Хроматофор у спирогиры спиралевидный, представлен в виде одной или нескольких лент, опоясывающих клетку в пристенном слое цитоплазмы. В клетке содержится крупное ядро, расположенное в центре и подвешенное на тяжах цитоплазмы.
Размножается бесполым и половым путями.
- Бесполое
Бесполое (вегетативное) размножение может осуществляться частями таллома: нить водоросли разрывается на отдельные участки, или даже клетки, которые дают начало новому организму.
Половой процесс — конъюгация. Две нити водоросли располагаются параллельно, клетки сближаются, у них образуются боковые выросты. При соприкосновении боковых выростов между клетками разных нитей водорослей образуется копуляционный канал, по которому происходит перемещение содержимого одной клетки (n) в другую (n), после чего сливаются цитоплазмы и ядра, образуя зигоспору (2n).
После периода покоя зигоспора (2n) делится мейозом, образуются четыре клетки (n), из которых только одна прорастает в новую особь, а три остальных — погибают.
Кладофора
Кладофора — многоклеточная нитчатая зеленая водоросль. Ее ветвящиеся нити непрочно прикреплены к субстрату, от которого часто отрываются. Хроматофор имеет вид сеточки (сетчатый). Бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор, половое размножение в форме изогамии.
Улотрикс
Улотрикс — многоклеточная нитчатая зеленая водоросль. Обитает в пресной и морской воде, образует на подводных объектах зеленый налет — тину. Хроматофор в виде незамкнутого кольца (пояска), содержит пиреноид. Преимущественно размножается бесполым путем, с помощью четырехжгутиковых зооспор. Есть возможность полового размножения по типу изогамии.
В цикле развития улотрикса преобладает гаметофит (n) — вегетативное гаплоидное поколение. Также заметьте, что гаметы улотрикса (n) образуются из клеток слоевища (n) путем митоза.
Плеврококк
Скорее всего, любой гетеротроф сделает ошибку, первый раз встретив это название 🙂 Уж слишком сильно оно смахивает на название бактерий, таких как стафилококки, стрептококки. Запомните и не ошибайтесь: плеврококк — зеленая водоросль. Плеврококк имеет клетки шаровидной формы, они могут быть одиночные или соединенные в группы. Видимые вакуоли в клетке отсутствуют, хроматофор в виде пластинки, не содержит пиреноидов.
Плеврококк распространен повсеместно, способен вынести полное пересыхание. Образует зеленый налет на стволах деревьев, поверхности скал и почве.
Вольвокс
«Вольвокс» означает «катящийся». Представляет собой зеленую подвижную колониальную водоросль, имеющую шаровидную форму. Одна колония вольвокса может достигать 3мм, а по количеству клеток — 200 до 10 тысяч.
Клетки расположены на периферии, соединены между собой тяжами цитоплазмы — протоплазматическими нитями, обеспечивают движение колонии и питание. В центре колонии имеется полость, занятая слизью. Каждая из клеток на периферии имеет два жгутика, обращенных во внешнюю среду, клетки напоминают хламидомонаду.
Вольвокс играет очень важное эволюционное значение, и помогает сделать вывод о том, что развитие живых организмов от одноклеточных форм к многоклеточным происходило через колониальные формы.
Большая часть клеток в колонии вольвокса вегетативные. Вегетативное размножение вольвокса происходит с помощью дочерних колоний внутри материнской, особыми клетками — партеногонидиями. Эти клетки делятся митозом перпендикулярно поверхности шара. В результате образуется пластинка, которая выворачивается и образует дочерний шар. Дочерние шары разрастаются, при этом происходит разрыв материнского организма (шара).
Половой процесс происходит в специализированных местах — антеридиях, где развиваются сперматозоиды (n), и оогониях, где созревают яйцеклетки (n). Сперматозоид проникает в оогоний, образуется зигота, или ооспора (2n). При благоприятных условиях зигота делится мейозом, образуются клетки вольвокса (n), которые затем делятся множеством митотических делений.
Таким образом, основная форма существования клеток в колонии вольвокса — гаплоидна (n), диплоидна в жизненном цикле только зигота (2n).
Сине-зеленые водоросли
Спешу предупредить об очень частом заблуждении! Сине-зеленые водоросли — это вовсе не водоросли, их по-другому называют цианобактерии. Они представляют собой отдел крупных грамотрицательных бактерий, которые способны выделять кислород в процессе фотосинтеза.
Эволюционно сине-зеленые водоросли — очень древние микроорганизмы, которые возникли в архее. Им отведена крайне важна роль: они являются первыми фотосинтезирующими организмами. Благодаря им 2 млрд. лет назад в атмосфере Земли впервые появился кислород.
У них отсутствуют жгутики, они могут иметь нитчатую или колониальную форму, или же быть одноклеточными. Относительно крупные размеры цианобактерий и сходство в строении с водорослями было изначальной причиной их рассмотрения в составе растений. На настоящее время доказано сходство цианобактерий с остальными бактериями.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Водоросль хлорелла — виды, особенности и свойства
Сегодня в мире остро стоит проблема недостатка в рационе полезных нутриентов. Низкое качество продуктов, проживание в неблагоприятных условиях, плохая экология делают вопрос очень важным. Одним из высокопитательных компонентов в нашем рационе может стать одноклеточная водоросль хлорелла. Уникальная биомасса способна за короткий период сформировать значительный объем, синтезировать полезные вещества, оказать благоприятное влияние на здоровье и разнообразить меню.
Что такое хлорелла
Хлорелла как одноклеточный микроорганизм зародилась в Архейский период. Ее колыбелью стали воды мирового океана. И лишь спустя 1 млрд лет появились первые наземные растения. Никакие катастрофы, прокатившиеся по планете, не смогли повлиять на ее развитие и изменить среду обитания.
В систематическом плане хлорелла объединяет около 20 видов, но на территории России находится значительно меньше представителей данного рода: chlorella infusionum, С. vulgaris, С. parasitica, С. actinosphaerii, С. condustrix, которые отличаются размерами и формой клеток. Все виды относятся к царству Растения, хотя и выглядят несколько необычно: у них нет корней, стеблей и листьев.
Фото хлореллы обыкновенной под микроскопом
Из всего рода хлорелл наиболее изучена chlorella vulgaris, встречающаяся повсеместно. Способность водоросли поглощать растворы питательных веществ, быстро размножаться, существовать без света, а также высокое содержание полезных нутриентов способствуют активному выращиванию фитопланктона в искусственных условиях. Именно об этом растении мы и расскажем в статье.
Ботанический рисунок chlorella vulgaris
Отличие chlorella vulgaris от бурых водорослей в ее цвете — хроматофоры (носители пигмента) имеют вид зеленых шариков диаметром до 12 мкм. Одноклеточные микроорганизмы неподвижны, у них отсутствует верхушечная точка роста и нет воздушных пузырей, удерживающих массу на поверхности. Выглядит растение как зеленая взвесь в толще воды.
Одноклеточная водоросль является типичным биопланктоном, может запросто сосуществовать с живыми микроорганизмами, находясь с ними в симбиотической связи.
Смотрите в видео, как выглядит chlorella vulgaris под микроскопом:
Химический состав
В зеленой водоросли хлорелла содержится огромное количество нутриентов, несопоставимое ни с одним растением наземного мира. Набор ингредиентов уникален — это полноценные белки, витамины, жиры, углеводы, минеральные соли и даже антибиотики.
Таблица — Питательная ценность хлореллы в пересчете на 100 г продукта:
| Нутриенты | Количество вещества |
| Витамины: | |
| β-каротин | 900 мг |
| Тиамин | 1,30 мг |
| Рибофлавин | 3,0 мг |
| Пантотеновая кислота | 0,15 мг |
| Пиридоксин | 0,96 мг |
| Фолиевая кислота | 2,4 мкг |
| Цианокобаламин | 50 мкг |
| Биотин | 100 мкг |
| Макро- и микроэлементы: | |
| Калий | 882 мг |
| Кальций | 330 мг |
| Фосфор | 1200 мг |
| Железо | 210 мг |
| Йод | 680,1 мкг |
| Цинк | 70 мкг |
| Калорийность | 325 Ккал |
| Клетчатка | 2,5 г |
| Белки | 51 г |
| Жиры | 6,5 г |
| Углеводы | 11 г |
Отдельно следует сказать о хлорофилле. Пигмент находится в клетках водоросли и по своему составу напоминает гемопротеин. Белок участвует в образовании кислорода и питании микроорганизма. Его структура удивительно похожа на человеческие клетки.
Строение
Характеристика хлореллы будет неполной без описания строения. Тело водоросли может быть округлой или немного удлиненной формы. Организм имеет одну клетку, основную часть которой занимает хроматофор или хлоропласт. Местом образования белков служит пиреноид. Вокруг шарообразного тела располагается плотная оболочка.
Строение клетки chlorella vulgaris
На рисунке видно, что внутри клетки находятся полужидкая цитоплазма и ядро. Жгутики, которые являются органами передвижения, у chlorella отсутствуют. Поэтому, в отличие от подвижных и многоклеточных собратьев, она пассивно плавает в слоях воды.
Размножение
Хлорелла размножается исключительно быстро. Каждые 12 часов в результате разрыва материнской оболочки на свет появляются восемь автоспор. Дочерние клетки моментально увеличиваются и повторяют процесс деления, который происходит до бесконечности.
Размножение хлореллы осуществляется бесполым путем. В биологии под таким процессом понимают митотическое (непрямое) деление клеток, в результате которого образуются генетически идентичные материнскому микроорганизмы. Они повторяют цикл развития, обеспечивая быстрый прирост биомассы.
Процесс размножения chlorella vulgaris можно посмотреть на видео:
Жизненный цикл
Одноклеточная водоросль может служить примером простого цикла развития микроорганизмов. Молодые клетки растут, достигают зрелости и начинают делиться, становясь центром спороношения. В итоге жизненный процесс хлореллы представляет собой последовательность трех фаз: автоспора — взрослый вегетирующий организм — материнская клетка и вновь автоспора.
В неблагоприятных условиях процесс размножения замедляется, но не прекращается совсем.
Среда обитания
Хлорелла непритязательна к среде обитания, поэтому встречается практически везде: в морской и пресной воде, воздухе и даже сожительствует с некоторыми микроорганизмами. Одноклеточную водоросль можно увидеть на стволах деревьев, в канавах, лужах, прудах. Развивается она и в домашнем быту — в аквариумах, банках с водой или сладким раствором, покрывая зеленоватым налетом внутреннюю поверхность сосуда.
Питание хлореллы двояко — на свету она автотроф, а в темноте — гетеротроф. Обитая в толще вод, биопланктон всасывает питательные вещества всем телом. Освещенность водоема резко падает с погружением вглубь, поэтому для нормальной жизнедеятельности chlorella vulgaris не должна уходить ниже 6 метров. Именно на таком уровне обеспечивается достаточный фотосинтез.
Хлорелла — первая водоросль, которую начали выращивать в искусственных условиях. Она очень перспективна в этом плане — с одного гектара зеленых плантаций ежемесячно собирают 23–25 центнеров биомассы.
Выращивание микроводоросли ведут двумя путями:
- в неглубоких прудах, где она обитает автотрофно и питается специальной подкормкой;
- в лабораторных помещениях по типу современных микробиологических ферм.
В последнем случае возделывание биомассы ведется на свету или в темноте при полностью контролируемых условиях.
Хлорелла болезненно реагирует на колебания температуры, освещенность, состав воды, заметно снижая урожайность под воздействием неблагоприятных факторов. Поэтому культивирование биопланктона в защищенных местах более оправданно. Особенно экономично гетеротрофное выращивание, когда chlorella существует в полной темноте, продуцируя не за счет фотосинтеза, а впитывая специальный раствор.
Наиболее перспективным является проточный способ культивирования, при котором подача свежей жидкости, питания и сбор готового урожая осуществляются по сигналам самой водоросли. Основным преимуществом этой разновидности выращивания является непрерывность процесса с минимумом затрат и максимумом продуктивности.
Заготовка
В силу своих биологических и физиологических качеств только собранные водоросли быстро портятся. Биомасса ослизняется, размякает и разжижается. Одновременно появляется крайне неприятный запах. Высокая температура окружающего воздуха, плотный слой планктона, выпадение осадков ускоряют порчу продукта.
В современном производстве применяют три способа консервирования хлореллы: замораживание, сушка, жидкая суспензия.
Наиболее распространенным и удобным методом заготовки является сушка. В результате такого процесса микроводоросль утрачивает до 20% влаги и способна храниться длительное время без потери качества. Однако получение порошка затратно, что заметно увеличивает цену конечного продукта.
Хлорелла имеет плотную клеточную мембрану, которую нужно разрушить для лучшего усвоения питательных веществ. Для этого после лиофильной сушки биомассу подвергают воздействию органических растворителей при температуре 40–60° C, длительность обработки — 4 часа. Это довольно сложный и трудоемкий процесс, который удорожает производство.
Полезные свойства
Благодаря уникальному составу, chlorella обладает ценнейшими лечебными свойствами. Не зря ее назвали «космическим хлебом». Терапевтическое воздействие водоросли носит выраженный антиоксидантный, детоксирующий и иммуностимулирующий эффект. Хлорелла стимулирует пищеварительный процесс, очищает организм от токсинов, улучшает состав крови, активизирует синтез интерферонов.
Полезные свойства хлореллы:
- снижает уровень глюкозы;
- устраняет дисбактериоз;
- предупреждает развитие атеросклероза;
- улучшает состояние кожи и волос;
- повышает сексуальную активность;
- стимулирует метаболизм;
- оказывает антиоксидантный эффект;
- снижает вес;
- способствует заживлению тканей;
- укрепляет иммунитет;
- обладает противоопухолевым влиянием.
Установлено, что хлорелла содержит природный антибиотик, активно уничтожающий грибок и вирусы. Арахидоновая кислота нормализует функциональность репродуктивной системы, а фактор роста (CGF), открытый японскими учеными, улучшает эмбриональное развитие плода.
Хлорелла необходима при отравлении солями тяжелых металлов, инсектицидами, заболеваниях бактериального и вирусного генеза, пиелонефрите, герпесе, сахарном диабете, проблемах гинекологического характера. Водоросль обладает сильными восстанавливающими свойствами, поэтому показана в постоперационный период. Используется для лечения наркотической и алкогольной зависимости.
Источник
