Как размножаются красные водоросли. Красные водоросли: интересные данные и факты

Красные водоросли , как и бурые, почти все обитают в морях. Это многоклеточные растения, достигающие значительной величины (до 2 м), их слоевище обычно так расчленено, что напоминает стебель и листья. Красные водоросли в своих мелких хроматофорах, кроме хлорофилла, содержат пигмент красного цвета - фикоэритрин и другие пигменты. Окраска этих пигментов обусловливает окраску водорослей в розовый, красный, синеватый и другие цвета. Известно около 4 000 видов. Размножаются вегетативно, спорами и половым путем. Наиболее известными являются порфира, радимения.

Тело багрянок очень нежное, хрупкое. Великолепная их окраска, переливающаяся множеством тонов, от ярко-красной до почти черной. В сочетании с причудливыми очертаниями багрянок она обусловливает несравненную красоту подводного царства.

Практическое значение багрянок для человека велико. Одну из живущих в Северном море водоросль — хондрус - употребляют как лекарство при заболевании дыхательных путей. Красные водоросли используются для добывания растительного студия агар-агара, применяемого в кондитерском производстве и в микробиологии - для получения чистых культур микробов. Природные запасы багрянок в нашей стране незначительны, поэтому ученые занимаются разработкой научных основ выращивания красных водорослей в Черном море.

Значение водорослей в природе и в жизни человека огромно, так как они создают биомассы больше, чем наземные растения.

В соленых и пресных водных бассейнах (моря, озера и т. д.) водоросли образуют огромные скопления: плавающие в поверхностных (до глубины 100 м) слоях водоема - планктон, или живущие на дне - бентос. Вся масса разнообразных видов водорослей, живущих в воде, в 10 раз превосходит массу разнообразных наземных видов растений. Роль водорослей в природе огромна. Водоросли синтезируют органические вещества. Некоторые исследователи утверждают, что одни диатомовые водоросли синтезируют 50% органических веществ, создаваемых вообще на Земле. Водоросли поедаются мелкими водными животными, которых, в свою очередь поедают рыбы. Таким образом, планктон и бентос являются своего рода пастбищами для мелких морских животных, рыб и крупных морских животных вплоть до кита.

В процессе фотосинтеза водорослями выделяется кислород, растворяющийся в воде и так необходимый для дыхания рыб и других водных животных.

Водоросли имеют большое экономическое значение для человека. Как уже упоминалось выше, многие виды водорослей используются в пищу в Японии, Китае, Индии, Англии, Ирландии, Норвегии, России и других странах. Так, некоторые виды багряных водорослей употребляются в пищу под собирательным названием морского салата. Широко известна морская капуста из ламинарии.

Переработка водорослей как пищевого продукта производится на заводах в широких масштабах.

Из багрянок добывается агар-агар, из бурых и красных водорослей получают йод и бром, а также калийные соли. Водоросли богаты витаминами. Из ламинарий и других водорослей получают клей, используемый в бумажной и текстильной промышленности. Сухая перегонка водорослей дает уголь, смолу, метиловый спирт, ацетон и др.

В приморских районах водоросли используются на корм скоту и для удобрения полей как органическое удобрение. Водоросли планктона и бентоса, оседая на дно водоема, образуют отложения органического ила, называемого сапропелем.

Сапропель используется в химической промышленности, в сельском хозяйстве (корм и удобрения) и в медицине - грязелечение.

Имеющих преимущественно красную окраску. В настоящее время известно более 600 родов и около 5 тысяч видов этих растений . Представители данной группы – порфира, грациллярия, анфельция. Ископаемые красные водоросли известны с мелового периода. В процессе эволюции их считают наиболее примитивными растениями – предшественниками более организованных форм.

Практически все виды красных водорослей – обитатели соленых водоемов (морей, океанов), только около 200 видов – пресноводные формы. Обитают багрянки и в прибрежной полосе, и на большой глубине (до 200 м), где часто являются преобладающими формами в морской флоре. В морях России встречается более 400 видов.

Обычно красные водоросли – это достаточно крупные растения, реже встречаются микроскопические виды. В этой группе есть нитчатые и псевдопаренхимные формы, редкие одноклеточные виды (бапгиевые). Характерно отсутствие истинно паренхимных форм.

Таллом . Слоевище типичного представителя группы имеет сложное анатомическое строение. Окраска различна – от ярко-красной, малиновой до оттенков желтого и голубовато-зеленого цвета, что обусловлено сочетанием различных пигментов в хлоропластах клеток.

Строение клетки . Все эти водоросли эукариоты. Клеточная стенка представлена основной тканью из фибрилл целлюлозы либо ксилана и аморфной материей, состоящей из агара, агароидов, каррагинана, имеющих желирующие свойства. У некоторых видов клеточная стенка пропитана карбонатом кальция или магния, что придает ей повышенную прочность. Так, кораллиновые водоросли внешне выглядят как кораллы, так как их оболочки сильно кальцинированы.

В хлоропластах клеток содержатся, кроме хлорофилла и каротиноидов, ряд синих и красных пигментов, определяющих окраску водорослей. В качестве запасного питательного вещества в клетках красных водорослей накапливается багрянковый крахмал (близкий по строению к гликогену и амилопектину), который краснеет от йода, содержащегося в морской воде. Также в цитоплазме запасаются многоатомные спирты и флоридозид – низкомолекулярный углеводород.

Размножение красных водорослей . Размножение происходит посредством полового процесса, вегетативное или бесполое. Бесполое размножение осуществляется неподвижными спорами. При половом происходит слияние мужских половых клеток (спермаций) с женскими (карпогонами). Появляются нитевидные выросты, несущие карпоспоры, - диплоидное поколение.

Багрянки играют важную роль в природе и жизни морских обитателей. Эти растения служат кормом морским животным, участвуют в естественном самоочищении водоемов, иногда определяют характер флоры в определенных областях.

Значение . Огромное практическое значение имеют такие водоросли из данного отдела, как анфельция, филлофлора, гелидиум, фурцелярия, из которых получают желеобразующие вещества – агар-агар, карраген, агароид. Некоторые виды багрянок употребляют в пищу (порфира, грацилярия).

Места и условия обитания

Красные водоросли, или багрянки (Rhodophyta) — обитают преимущественно в морях (часто на большей глубине, чем зелёные и , что обусловлено присутствием фикоэритрина, способного, по-видимому, использовать для фотосинтеза зелёные и синие лучи, проникающие глубже других в воду), меньше в пресных водах и почве. Из 4000 видов багрянок только 200 видов обитает в пресноводных водоемах и почвах. Багрянки — глубоководные организмы. Они могут обитать на глубине до 100-200 м (а отдельные представители обнаружены на глубине до 300 и даже 500 м), но могут развиваться и в верхних горизонтах моря, в том числе и на литорали.

Строение красных водорослей

Чем короче длина световой волны, тем больше ее энергия, поэтому на большие глубины проникают только световые волны с короткой длиной волны и, соответственно, с высокой энергией. Вспомогательные пигменты красных водорослей расширяют спектр поглощаемого ими света в сине-зеленой и сине-фиолетовой областях спектра.

Предшественники хлоропластов у красных водорослей — цианобактерии. Основной фотосинтетический пигмент — хлорофилл а (зеленого цвета). Вспомогательные фотосинтетические пигменты: хлорофилл d (у некоторых видов), каротиноиды (желтого цвета) и фикобилины (синий — фикоцианин и красный — фикоэритрин). Именно фикобилины, имеющие белковую природу, поглощают остатки синего и фиолетового света, проникающие на большие глубины.

В соответствии с изменением соотношения фотосинтетических пигментов окраска красных водорослей с увеличением глубины меняется: на мелководье они желто-зеленые (иногда имеют голубой оттенок), затем становятся розовыми и, наконец, на глубине более 50 м приобретают интенсивный красный цвет.

Красными эти водоросли выглядят, только если их вытащить на поверхность. На большой глубине водолазам они кажутся черными, настолько эффективно поглощают они весь падающий на них свет.

Запасное вещество красных водорослей — полимер глюкозы, который называют багрянковым крахмалом. По строению он близок к животному крахмалу — гликогену.

Слоевище (таллом), т.е. тело красных водорослей, как правило, многоклеточное (нитчатое или пластинчатое), редко одноклеточное. Некоторые красные водоросли, например кораллины, имеют скелет, состоящий из углекислого кальция (СаСO 3) или магния (MgCO 3). Они участвуют в образовании коралловых рифов.

Половой процесс очень сложен. Тип полового процесса — оогамия. Наблюдается чередование гаплоидного (n) и диплоидного (2n) поколений; у большинства багрянок эти поколения изоморфны. Гаметы лишены жгутиков.

Бесполое размножение — с помощью спор, лишенных жгутиков.

Отсутствие жгутиковых форм на всех стадиях размножения — характерный признак красных водорослей. Предполагают, что багрянки, в отличие от друг их водорослей, произошли от древних, примитивных эукариот, еще лишенных жгутиков. На этом основании багрянки обычно выделяются в особое подцарство Rhodobionta.

Экологическое значение

Красные водоросли — основные продуценты органического вещества на больших глубинах. Они являются кормом и укрытием для глубоководных морских животных.

Хозяйственное значение

Наибольшее практическое значение имеют анфельция, гелидиум, филлофора, фурцелярия, дающие студнеобразующие вещества -агар-агар, агароид, карраген. Некоторые красные водоросли, например порфира, употребляются в пищу.

Бангиевые (Bangiophyceae), класс красных водорослей. Включает 24 рода, объединяющих 90 видов как одноклеточных, так и многоклеточных — нитевидных или пластинчатых водорослей, одноядерные клетки которых, в отличие от других красных водорослей, имеют обычно по одному звезд чатому хроматофору с пиреноидом и не соединяются между собой порами.

Флоридеи (Florideophyceae), класс красных водорослей. Слоевища многоклеточные, от микроскопических до 0,5 м высотой, из одного ряда клеток или сложного тканевого строения, нитевидные, пластинчатые или кустистые, иногда расчленены на стебель и листообразные органы; у ряда флоридей слоевища твёрдые от отложения в них солей кальция (литотамний и др.).

Филлофора (Phyllophora), род красных водорослей. Слоевище пластинчатое, простое или разветвленное высотой до 50 см. Размножение карпоспорами, образующимися в результате полового процесса, тетраспорами и обрывками слоевищ; у некоторых видов спорофиты растут на гаметофитах в виде мелких выростов. Около 15 видов, в холодных и умеренных морях, в странах бывшего СССР — 5 видов. Используются для производства студнеобразующего вещества каррагинина.

Гелидиум (Gelidium), род красных водорослей; включает около 40 видов, обитающих в тёплых морях. Слоевище жёсткое, хрящеватое, часто перисто-разветвлённое, высотой 1-25 см. Спорофит и гаметофит сходны по строению. Спорофит даёт тетраспоры. Гаметофит в результате полового процесса образует карпоспоры. Гелидиум используют для получения агар-агара, особенно в Японии. В странах бывшего СССР встречается в Японском и Чёрном морях в незначительных количествах.

Рис. 1. Красные водоросли: а) порфира; б) анфельция; в), г) разные виды хондрусов

Из красных водорослей получают агар-агар. Агар-агар — это смесь высокомолекулярных углеводов. При добавлении его к воде в соотношении 1:20 — 1:50 образуется плотное желе (студень), которое сохраняет свою консистенцию даже при относительно высоких температурах (40-50°). Это свойство агар-агара широко используют в микробиологии при приготовлении плотных питательных сред , необходимых для выращивания различных бактерий и грибов. Если на агаровую пластинку из воды или воздуха попадают единичные бактерии или споры грибов, то через некоторое время из них вырастают отчетливо видимые и удобные для анализа бактериальные или грибные колонии. Это позволяет изучать микроорганизмы: анализировать их свойства и проводить отбор. Без агаризованных питательных сред невозможны выделение и анализ болезнетворных микроорганизмов в клинической микробиологии, проведение санитарной оценки воды, воздуха и пищевых продуктов, а также получение штаммов микроорганизмов — продуцентов антибиотиков, ферментов, витаминов и других биологически активных веществ.

Агар-агар применяется в пищевой промышленности для приготовления мармелада, пастилы, мороженого, незасахаривающегося варенья, нечерствеющего хлеба, мясных и рыбных консервов в желе и для очистки вин.

В фармацевтической промышленности на его основе изготовляют капсулы и таблетки с антибиотиками, витаминами и другими лекарственными препаратами, когда необходимо их медленное рассасывание.

В нашей стране основным сырьем для производства агар-агара служит красная водоросль анфельция (рис. 1б).

Из красных водорослей получают особые полисахариды — каррагены, подавляющие размножение вируса СПИДа (синдрома приобретенного иммунодефицита). Сырьем для производства каррагенов служит красная водоросль хондрус («ирландский мох») — рис. 1в, г. Красные водоросли, так же как и другие водоросли, можно использовать на корм скоту и как удобрение.

Широкое многообразие флоры планеты Земля восхищает и завораживает учёных-биологов. Растения являются домом и пищей для представителей животного мира, а также используются человеком во многих областях. Не остаются в стороне и живые организмы морских глубин, в частности, водоросли. Особой ценностью из-за своих уникальных свойств обладают красные водоросли, которые активно применяются в медицине, промышленности и сельском хозяйстве.

Описание и способы размножения

Красные водоросли (Rhodophyta) - водные растения, встречающиеся преимущественно в морских водоёмах. Найденные окаменелости свидетельствуют о том, что растения этой группы уже существовали на планете более чем 1 миллиард лет назад. В наше время насчитывают от 500 до 1000 разновидностей красных водорослей, среди которых около 200 пресноводных видов.

Основные разновидности красных водорослей:

• бангиевые (bangiophyceae);
• флоридеи (florideophyceae);
• анфельция (ahnfeltia);
• филлофора (phyllophora);
• порфира (porphyra);
• гелидиум (gelidium).

Красные водоросли, представители которых отличаются от других видов содержанием в хлоропластах не только зелёного пигмента хлорофилла, получают свой цвет за счёт наличия в составе красных фикоэритринов, синих фикобилинов и жёлтых каротиноидов. При смешивании этих пигментов с хлорофиллом они окрашивают растение в различные оттенки красного цвета.

Водоросли способны воспринимать больший спектр ультрафиолетовых лучей, благодаря чему они могут расти на глубине от 100 до 500 м. В воде водоросли кажутся чёрными из-за сильного поглощения солнечного света, а на суше приобретают красный цвет.

Слоевища растений представлены многоклеточными формами и имеют различную структуру:

• кустистую;
• листостебельную;
• нитевидную;
• пластинчатую.

Красные водоросли - название неуникальное для представителей этого отдела. Из-за своей способности накапливать багрянковый крахмал (полимер глюкозы) в качестве запасного вещества их также называют багрянками. Кроме того, в клетках этих растений содержатся многоатомные спирты и низкомолекулярный углерод.

В некоторых видах (например, кораллина) присутствуют магний и углекислый кальций, которые позволяют образовывать особый скелет. Багрянки составляют основу коралловых рифов. Клетки водорослей образованы из внутреннего целлюлозного и внешнего аморфного слоя, из которого выделяют агар.

Способы размножения:

1. бесполый. Размножение с помощью безжгутиковых спор. Это является особенностью многих видов красных водорослей;
2. вегетативный. Размножаются преимущественно представители класса багниевых и флоридеевых;
3. половой. Размножение путём оогамии. Кратко описать этот процесс можно так: когда женский половой орган оогоний притягивает спермации специальным выступом (трихогиной), в результате сложного развития образуется гонимобласт - нитевидная структура, из которой прорастают споры.

Использование багрянок

Багрянки применяются в промышленности и кулинарии. Они содержат большое количество витаминов и микроэлементов, а их основу составляет легкоусвояемый белок. Жирные кислоты красных водорослей помогают в обновлении кожи за счёт участия в процессе строительства мембран клеток. Из них выделяют агар-агар, который используют как натуральный заменитель желатина.

Виды красных водорослей, которые используются для производства агара:

• церамиум;
• грацилария;
• анфельция;
• гелидиум.

Красная водоросль порфира употребляется в качестве пищевого продукта в США, Корее, Японии и Китае. Она считается изысканным блюдом и выращивается в больших масштабах на специализированных фермах. Порфира богата провитамином А, кальцием, фосфором, магнием, фтором и витаминами группы В. Эти вещества восстанавливают баланс минералов и помогают в укреплении сосудистых стенок.

В косметологии багрянки применяют в создании средств для борьбы со старением кожи. Они являются антиоксидантами и предупреждают окислительные процессы в организме. Кроме того, содержащиеся в этих растениях каротиноиды и полисахариды увлажняют кожу и имеют лифтинг-эффект.

Менее ценные виды багрянок используют в сельском хозяйстве для удобрения почвы и кормления скота. На морском дне они выступают источником пищи и укрытием для глубоководных обитателей.

Красные водоросли обладают рядом свойств , благодаря которым используются в медицине и близких к ней областях. Они участвуют в восстановлении клеток поджелудочной железы, входят в состав отхаркивающих препаратов.

Багрянки имеют такие полезные качества:

• иммуномодулирующее;
• противовирусное;
• антимикробное;
• противобактериальное;
• антимутагенное;
• противовоспалительное;
• антигрибковое.

Использование агара не ограничивается приготовлением желе, джемов и мармелада. Его активно применяют в микробиологии для выращивания колоний бактерий и грибков и их последующего изучения. Агар-агар является незаменимым в этой отрасли, так как без него была бы невозможна разработка медицинских препаратов для борьбы с опасными вирусами.

С помощью агар-агара производят мягкие капсулы для лекарственных препаратов , которые нужно рассасывать. Важнейшим компонентом вида хондрус (ирландский мох) являются полисахариды под названием каррагены. Они имеют свойство препятствовать росту клеток вируса ВИЧ.

Разведение в домашних аквариумах

С недавних пор содержание аквариумов не ограничивается уходом за рыбками. Аквадизайн с каждым годом приобретает популярность. Красные водоросли как базовый элемент аквариумного декора придают ему изысканный вид и атмосферу жарких стран. Однако не всегда багрянки могут хорошо вписаться в хрупкую экосистему домашнего аквариума. Они требуют создания особых условий и тщательного ухода.

Чтобы предотвратить нарушение микросреды аквариума, необходимо:

1. Дозировать освещение.
2. Завести травоядных рыбок.
3. Снизить аэрацию и поставить на фильтр рассеиватель для ограничения питания.
4. Чаще менять воду (до 20%) и дренировать грунт.

Красные водоросли являются важными представителями растительного мира морей и пресноводных водоёмов. Им нашли применение во многих сферах жизни, а их полезные свойства продолжают занимать внимание исследователей.

(Bangiophyceae) и флоридеевые (Florideophyceae), около 20 порядков, более 600 родов и 6000 видов. Преимущественно макроскопические водоросли (длина от 1 мм до 1 м) разнообразной формы. Среди примитивных красных водорослей - немногочисленные пресноводные (батрахоспермум - Batrachospermum) и наземные (порфиридиум - Porphyridium) виды (около 20 родов и 150 видов). Ископаемые остатки красных водорослей известны с кембрия.

Красные водоросли в подавляющем большинстве - многоклеточные организмы паренхимного (порфира и бангия - Bangia) или сложного анатомического строения, в основе которого лежит система разветвлённых нитей, иногда одноклеточные, колониальные. Клеточные стенки состоят из микроволокон целлюлозы, реже ксилана (порфира), и слизистой аморфной части, содержащей пектиновые вещества, в том числе различные галактаны (агар, каррагинан и др.); у некоторых представителей стенки клеток обызвествлены за счёт отложений кальцита (кораллина - Соrallina) или арагонита (лиагора - Liagora). У многих красных водорослей дочерние клетки соединены порами, которые закрываются пробками из белков. Химическое строение последних специфично для отдельных групп красных водорослей. У высокоорганизованных флоридеевых, кроме первичных пор, образуются вторичные поровые соединения между соседними клетками. Жгутиковые клетки у красных водорослей отсутствуют. Хлоропласты окружены собственной 2-мембранной оболочкой, тилакоиды одиночные, не собраны в ламеллы, равноудалённые.

Размножаются красные водоросли вегетативным, бесполым и половым путями. Вегетативное размножение преобладает у примитивных бангиевых (порфиридиум) и неприкреплённых флоридеевых (анфельтия, филлофора). Бесполое размножение моноспорами (у представителей порядков Bangiales, Acrochaetiales) или, у большинства флоридеевых, - тетраспорами (по 4 в особых спорангиях). Половое размножение - оогамия. Оогоний (женский половой орган), или карпогон, имеет трубчатый вырост - трихогину для улавливания спермациев. Оплодотворённый карпогон (зигота) претерпевает сложное развитие, в результате которого формируется особая нитчатая структура (гонимобласт), дающая множество карпоспор, прорастающих в спорофит. Все споры и гаметы голые, неподвижные. Спорофит и гаметофиты морфологически сходны (полисифония - Polysiphonia), реже различны (порфира).

Красные водоросли - типичные обитатели морского шельфа, проникающие на большие глубины (более 200 м), нередко доминируют в сообществах и определяют характер донной растительности, служат пищей и средой обитания морских животных. Распространены по всему Мировому океану, наиболее разнообразно представлены в тропических морях, в меньшей степени - в полярных. Красные водоросли используют главным образом в пищу (порфира), для получения агара (анфельтия, гелидиум - Gelidium, грацилярия - Gracilaria) и других желирующих углеводов, в том числе каррагинана (хондрус), агароида (филлофора), широко применяемых в пищевой промышленности, виноделии, микробиологии, медицине. В результате промысла и марикультуры красные водоросли ежегодно в мире производят около 7000 тонн агара. В России его добывают на Дальнем Востоке и в Белом море из анфельтии и грацилярии.

Лит.: Виноградова К. Л. Отдел красные водоросли (Rhodophyta) // Жизнь растений. М., 1977. Т. 3: Водоросли. Лишайники.

К. Л. Виноградова.