Экологические группировки водорослей. Классификация

Однако водоросли могут жить не только в водоемах. При наличии хотя бы периодического увлажнения многие из них успешно развиваются на различных наземных предметах — скалах, коре деревьев и т. д. Вполне благоприятной средой для развития водорослей служит также толща почвенного слоя. Наконец, известны и такие группировки, которые характеризуются резко отличными экологическими особенностями, выходящими за рамки обычных условий, нормально свойственных всюду распространенным водным и вневодным местообитаниям. Некоторые из них представляют большой интерес.

Таким образом, здесь рассматриваются следующие экологические группировки, или сообщества (ценозы), водорослей:

1) планктонные водоросли,
2) бентосные водоросли,
3) наземные водоросли,
4) почвенные водоросли,
5) водоросли горячих источников,,
6) водоросли снега и льда,
7) водоросли соленых водоемов,
8) водоросли в известковом субстрате.

Почвенные водоросли

Существование водорослей в почве, на первый взгляд несовместимое с основными особенностями этих организмов, в действительности столь же обычна, как обитание их в водоемах.

На поверхности почвы нередко можно видеть невооруженным глазом различные разрастания — кожистые или войлокообразные пленки или слизистые слоевища сине-зеленых водорослей. Часто наблюдается также общее позеленение почвы, обусловленное массовым развитием микроскопических форм, рассеянных среди почвенных частиц.

Водоросли, населяющие толщу почвы, можно обнаружить лишь под микроскопом. Особенно хорошо заметны водоросли при просмотре пробы почвы или почвенной суспензии в люминесцентном микроскопе, где хлорофиллонос-ные клетки их выделяются красным свечением. Кроме того, их можно обнаружить с помощью культур, помещая почву в благоприятную для роста водорослей среду и таким образом способствуя быстрому увеличению численности имеющихся в почве зачатков водорослей. Для выявления почвенных водорослей применяют два вида культур: водные, когда небольшое количество почвы вносят в колбу со стерильной питательной средой, и почвенные, когда почву помещают в чашки Петри, увлажняют и на ее поверхность кладут стерильные покровные стекла, на которых водоросли хорошо разрастаются. Культуры выдерживают на свету при комнатной температуре и по мере роста водорослей просматривают и определяют их состав.

Общее количество обнаруженных в почве видов водорослей приближается уже к 2000. В почвах России к настоящему времени найдено около 1400 видов, разновидностей и форм, относящихся главным образом к сине-зеленым (438), зеленым (473), желто-зеленым (146) и диатомовым водорослям.

Почва как среда обитания характеризуется целым рядом экологических особенностей. Она сходна как с водными, так и с воздушными местообитаниями: в почве есть воздух, но насыщенный водяными парами, что обеспечивает дыхание атмосферным воздухом без угрозы высыхания. Как промежуточную среду почву широко используют многие организмы при переходе от водного образа жизни к наземному. Для почвы характерно также относительное постоянство ее свойств. Вместе с тем почвенная среда крайне неоднородна в горизонтальном и вертикальном направлениях. В ней одновременно содержатся твердые, жидкие и газообразные вещества, а также разнообразные живые существа — бактерии, грибы, актиноми-цеты, представители микро- и мезофауны, вследствие чего образуются микрозоны. В почве значительнее и резче колебания температуры в сравнении с водной средой, а для поверхности ее характерны неустойчивая влажность и сильная инсоляция (освещение солнечными лучами).

Следовательно, для существования на поверхности почвы водоросли должны обладать способностью переносить засуху, колебания температуры и яркий свет.

Наиболее обычные водоросли, обитающие в почве:

сине-зеленые водоросли (1 — Nostoc microscopicum, нити из колонии с гетероцистами и спорами; 2 — Cylindrospermum licheniforme, отдельная нить с гетероцистой и спорой; 3 — Phormidium autumnale, верхние участки двух нитей, одна из них с хорошо выраженным слизистым влагалищем); 4—8 — зеленые водоросли (4 — Ghlamydomonas atactogama, отдельная клетка в вегетативном состоянии; 5 — Chlorella vulgaris, отдельная клетка, образование автоспор и выход их из материнской клетки; 6 — Chlorococcum humicola, отдельная клетка, образование зооспор и зооспора отдельно; 7 — Hormidium nitens, участок нити; 8 — Stichococcus bacillaris, короткие нити, распадающиеся на отдельные клетки); 9—11 — желто-зеленые водоросли (9 — Pleurocnlons magna, отдельные клетки разных размеров; ю — Monodus acuminata, отдельная клетка и образование автоспор; 11 — Heterotnnx exilis, участок нити); 12—14 — диатомовые водоросли (12 — Navicula mutica; 13 — Pinnularia borealis; 14 — Hantzscnia am-phioxys).

Водоросли — планктонные и бентосные, наземные и почвенные — играют большую роль в природе и в хозяйственной деятельности человека.

Водоросли и другие водные растения вырабатывают около 80% всей массы органических веществ, образующихся на Земле, причем наибольшее количество образуют планктонные формы благодаря своей способности быстро размножаться. Питательная ценность планктона считается очень высокой: по содержанию белков и углеводов планктон приравнивается к хорошему луговому сену.

Являясь первичными накопителями органического вещества, водоросли прямо или косвенно служат источником пищи для всех водных животных, в том числе и для рыб. При выборе водоемов для рыборазведения прежде всего исследуются состав и количество планктонных организмов и в случае необходимости предпринимаются меры для стимулирования развития планктона путем внесения в водоем удобрений или культуры нужной водоросли.

Вред от растительного планктона в рыбном хозяйстве возможен при «цветении» водоемов, следствием которого является замор рыбы. Некоторые виды водорослей (из отделов Cyanophycophyta, Pyrrophycophyta, Chlorophycophyta

, Chrysophycophyta) известны своей токсичностью. В период интенсивного размножения они являются причиной появления в воде ядовитых веществ, вызывающих иногда гибель скота, приходящего на водопой. Сильное развитие водорослей способствует загрязнению насосных станций и водопроводов.

Наземные водоросли часто выступают в роли пионеров растительности, поселяясь на бесплодных, минеральных участках суши, на скалах и песке. Представители отдела Cyanophycophyta играют большую роль в обогащении почв азотом, фиксируя его из атмосферы подобно клубеньковым бактериям. Многие водоросли принимают активное участие в процессе биологической очистки сточных вод. Они могут служить также показателем качества питьевой воды, степени ее загрязнения и пригодности для питья. В приморских районах водоросли используются как ценные удобрения, так как содержат большое количество калийных солей. Ряд водорослей участвует в образованиилечебных грязей.

Некоторые морские макрофиты (например, ламинария) обладают целебными свойствами и употребляются в медицине при болезнях желудочно-кишечного тракта, ревматизме, микседеме, зобе и других заболеваниях, связанных с нарушением функций щитовидной железы.Хондрус используется в народной медицине при легочных заболеваниях, в Англии его применяют при лечении язвы желудка. Кораллина,церамиум, энтероморфа обладают глистогонным действием.

Морские водоросли богаты микроэлементами, витаминами, углеводами, белками и употребляются в пищу (ламинария, порфира, ульва) и на корм скоту (аскофиллум, родимения, алярия и многие другие).

В ряде стран (Япония, Китай) широко практикуется искусственное выращиваниенекоторых морских водорослей, используемых в пищу и для других целей. У нас на Дальнем Востоке искусственно разводят ламинарию.

Морские водоросли — наиболее урожайные растения на Земле. Их запасы в Мировом океане исчисляются сотнями миллионов тонн.

Промышленное применение находят главным образом красные и бурые водоросли, а из зеленых — только кладофора и близкий к ней ризоклониум, служащие для изготовления бумаги. Из морских макрофитов получают закрепители для красок, студне- и слизеобразующие вещества (агар, альгинат, карраген, агароид). Эти соединения широко используются в пищевой промышленности как заменители желатина, в медицине, при изготовлении красителей, в текстильной промышленности и т. д. В нашей стране налажено получение агара из анфельции, образующей большие скопления в северных и дальневосточных морях, и агароида из филлофоры, добываемой в Черном море. Источником каррагена служит хондрус. Альгинаты, применяемые в целом ряде производств, связанных с химической промышленностью, извлекают изламинариевых и фукусовых водорослей. Морские макрофиты — сырье для производства йода, брома, калия.

Для сохранения растительных ресурсов океана необходимо охранять их от неблагоприятных воздействий, связанных с промышленной деятельностью (загрязнение воды и т. д.).

Значение водорослей в природе и жизни человека. Водоросли играют важную роль в жизни водоемов. В процессе фотосинтеза водоросли поглощают из воды углекислый газ, накапливают органические вещества и выделяют кислород. Таким образом, с одной стороны они создают благоприятные условия для дыхания животных, а с другой — служат источником пищи для животных, в том числе рыб. Водоросли — начальное звено пищевой цепи, определяющей богатство водоемов рыбой и другими животными.

Огромная биомасса водорослей может служить практически неиссякаемым источником органического вещества, который пока еще сравнительно мало используется человеком. Например, хлорелла, широко встречающаяся в пресных водоемах и в почве, отличается очень высокой энергией роста и размножения: в 1 см3 воды может накопиться от одного до 40 млн. ее клеток, за сутки вес ее увеличится в 7—12 раз. Хлорелла использует не менее 70% солнечной энергии (наземные же растения —только 2%). При этом содержание полноценных белков достигает в ней 50% от сухого веса. В клетках хлореллы накапливаются масла и витамины В, С и К.

Многие красные и бурые водоросли, которыми так богаты северные моря, используются на корм скоту, а некоторые виды ламинарий и порфиры — в пищу человека под названием морской капусты. Особенно широко употребляют водоросли в пищу в Японии и Китае. Во многих приморских странах морские водоросли широко используются для удобрения полей. Из золы некоторых водорослей добывают иод.