Смекни!
smekni.com

Отдел сине-зелёные водоросли (стр. 3 из 3)

Есть среди сине-зеленых водорослей и такая группа видов, подобной которой среди других организмов вообще мало. Эти водоросли способ­ны фиксировать атмосферный азот, и это свой­ство сочетается у них с фотосинтезом. Сейчас известно уже около ста таких видов. Как уже указывалось, эта способность свойственна толь­ко водорослям, имеющим гетероцисты, да и им не всем.

Большинство сине-зеленых водорослей азотфиксаторов приурочено к наземным местообитаниям. Не исключено, что именно их относи­тельная пищевая независимость как фиксато­ров атмосферного азота позволяет им заселять необитаемые, без малейших следов почвы, ска­лы, как это наблюдалось на острове Кракатау в 1883 г.: через три года после извержения вулкана на пепле и туфах были найдены слизи­стые скопления, состоящие из представителей родов Anabaena, Gloeocapsa, Nostoc, Calothrix, Phormidium и др. Первыми поселенцами острова Сурцей, возникшего в результате из­вержения подводного вулкана в 1963 г. около южного берега Исландии, были тоже азотфиксаторы. Среди них оказались некоторые широко распространенные планктонные виды, вызываю­щие «цветение» воды (Anabaenacircinalis, A. cylindrica, A. flos-aguae, A. lemmermannii, A. scheremetievii, A. spiroides, Anabaenopsiscir-cularis, Gloeotrichiaechinulata).

Максимальной температурой для существо­вания живой и ассимилирующей клетки счи­тают +65°С, но это не предел для сине-зеленых водорослей (см. очерк о водорослях горячих источников). Такую высокую температуру тер­мофильные сине-зеленые водоросли переносят благодаря своеобразному коллоидному состоя­нию протоплазмы, которая при высокой темпе­ратуре очень медленно коагулирует. Самыми распространенными термофилами являются космополиты Mastigocladuslaminosus, Phor­midiumlaminosum. Сине-зеленые водоросли способны выдерживать и низкую температуру. Некоторые виды без повреждения хранились в течение недели при температуре жидкого воздуха (—190°С). В природе такой темпера­туры нет, но в Антарктиде при температуре —83°С были в большом количестве найдены сине-зеленые водоросли (ностоки).

В Антарктиде и в высокогорьях, кроме низ­кой температуры, на водоросли влияет еще и высокая солнечная радиация. Для снижения вредного влияния коротковолнового радиаци­онного излучения сине-зеленые водоросли в хо­де эволюции приобрели ряд приспособлений. Важнейшим из них является выделение слизи вокруг клеток. Слизь колоний и слизистые влагалища нитчатых форм являются хо­рошей защитной обверткой, предохраняющей клетки от высыхания и одновременно действую­щей как фильтр, устраняющий вредное влияние радиации. В зависимости от интенсивности све­та в слизи отлагается больше или меньше пиг­мента, и она окрашивается по всей толще или по слоям.

Способность слизи быстро поглощать и дли­тельно удерживать воду позволяет сине-зеле­ным водорослям нормально вегетировать и в пустынных районах. Слизь поглощает макси­мальное количество ночной или утренней влаги, колонии набухают, и в клетках начинается ассимиляция. К полудню студенистые колонии или скопления клеток высыхают и превраща­ются в черные хрустящие корочки. В таком состоянии они держатся до следующей ночи, когда снова начинается поглощение влаги. Для активной жизни им вполне достаточно парообразной воды.

Сине-зеленые водоросли весьма обычны в поч­ве и в напочвенных сообществах, встреча­ются они и в сырых местообитаниях, а также на коре деревьев, на камнях и т. п. Все эти местообитания часто не постоянно обеспечены влагой и неравномерно освещены (подробнее см. в очерках о наземных и почвенных водо­рослях).

Сине-зеленые водоросли встречаются также в криофильных сообществах — на льдах и на снегу. Фотосинтез возможен, конечно, только в том случае, когда клетки окружены прослой­кой жидкой воды, что и происходит здесь при ярком солнечном освещении снега и льда.

Солнечная радиация на ледниках и снеж­никах очень интенсивна, значительную часть ее составляет коротковолновое излучение, что вызывает у водорослей защитные приспо­собления. В группу криобионтов входит ряд видов сине-зеленых водорослей, по все же в це­лом представители этого отдела предпочитают местообитания с повышенной температурой (подробнее см. в очерке о водорослях снега и льда).

Сине-зеленые водоросли преобладают в планк­тоне эвтрофных (богатых питательными вещест­вами) водоемов, где их массовое развитие часто вызывает «цветение» воды. Планктонному об­разу жизни этих водорослей способствуют га­зовые вакуоли в клетках, хотя они имеются и не у всех возбудителей «цветения». Прижизненные выделения и продукты посмерт­ного разложения у некоторых из этих сине-зеленых водорослей ядовиты. Массовое разви­тие большинства планктонных сине-зеленых водорослей начинается при высокой темпера­туре, т. е. во второй половине весны, летом и в начале осени. Установлено, что для большин­ства пресноводных сине-зеленых водорослей температурный оптимум находится около ЗО°С. Есть и исключения. Некоторые виды осциллатории вызывают «цветение» воды подо льдом, т. е. при температуре около 0°С. Бесцветные и сероводородолюбивые виды развиваются в мас­совом количестве в глубинных слоях озер. Не­которые возбудители «цветения» явно выходят за границы своего ареала благодаря человече­ской деятельности. Так, виды рода Anabaenopsis за пределами тропических и субтропических областей долгое время совсем не встречались, но потом были найдены в южных районах умерен­ного пояса, а несколько лет назад разви­лись уже в Хельсинкской бухте. Подходящая температура и повышенная эвтрофизация (ор­ганическое загрязнение) позволили этому ор­ганизму развиваться в больших количествах и севернее 60-й параллели.

«Цветение» воды вообще, а вызванное сине-зелеными водорослями особенно считается сти­хийным бедствием, так как вода становится почти ни к чему уже не пригодной. При этом значительно увеличиваются вторичное загряз­нение и заиление водоема, так как биомасса водорослей в «цветущем» водоеме достигает значительных величин (средняя биомасса— до 200 г/м3, максимальная — до 450—500 г/ж3), а среди сине-зеленых очень мало таких видов, которые употреблялись бы другими организ­мами в пищу.

Многосторонни отношения между сине-зеле­ными водорослями и другими организмами. Виды из родов Gloeocapsa, Nostoc, Scytonema, Stigonema, Rivularia и Calothrix являются фикобионтами в лишайниках. Некоторые сине-зеленые водоросли живут в других организ­мах в качестве ассимиляторов. В воздушных камерах мхов Anthoceros, Blasia живут виды Anabaena и Nostoc. В листьях водяного папо­ротника Azollaamericana обитает Anabaenaazollae, в межклетниках Cycas и Zamia — Nostocpunctiforme (подробнее см. в очерке о симбиозе водорослей с другими организмами).

Таким образом, сине-зеленые водоросли встре­чаются на всех континентах и во всевозможных местообитаниях — в воде и на суше, в пресных и соленых водах, везде и всюду.

Многие авторы придерживаются мнения, что все сине-зеленые водоросли убиквисты и космо­политы, но это далеко не так. Выше уже гово­рилось о географическом распространении рода Anabaenopsis. Подробными исследованиями до­казано, что даже такой распространенный вид, как Nostocpruniforme, не космополит. Неко­торые роды (например, Nostochopsis, Campty-loncmopsis, Raphidiopsis) целиком приурочены к поясам жаркого или теплого климата, Nostocflagelliformo — к аридным районам, многие виды рода Chamaesiphon — к холодным и чисто-водным рекам и ручьям горных стран.

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. По цитологии сине-зеленые сходны с бакте­риями, а некоторые их пигменты (билипротеины) 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.

Говоря о хозяйственном значении сине-зеле­ных, на первое место нужно поставить их роль в качестве возбудителей «цветения» воды. Это, к сожалению, отрицательная роль. Положи­тельное значение их заключается прежде всего в способности усваивать свободный азот. В вос­точных странах сине-зеленые водоросли исполь­зуют даже в пищу, а в последние годы некото­рые из них нашли дорогу в бассейны массовых культур для индустриального производства органического вещества.

Систематика сине-зеленых водорослей еще далека от совершенства. Сравнительная про­стота морфологии, относительно малое коли­чество ценных с точки зрения систематики признаков и широкая изменчивость некоторых из них, а также разная трактовка одних и тех же признаков привели к тому, что почти все имею­щиеся системы в той или иной мере субъективны и далеки от естественной. Нет хорошего, обо­снованного разграничения вида как целого и объем вида в разных системах понимается по-разному. Общее количество видов в отделе определяется в 1500—2000. По принятой нами системе отдел сине-зеленых водорослей делится на 3 класса, несколько порядков и много се­мейств.