Туризм

Cпирогира водоросль в аквариуме и борьба с ней. | АКВАРИУМНЫЕ РЫБКИ

Спирогира относится к отделу Зеленые водоросли. Ее тело представляет собой таллом нитчатой формы, который состоит из отдельных клеток и не образует тканей и органов. Это является характерной чертой всех представителей группы низших растений. Для прикрепления к основе, как и у всех водорослей, у спирогиры есть ризоиды. С помощью этих нитчатых образований таллом прикрепляется к субстрату. Ризоиды также представлены скоплением клеток и не образуют тканей.

Принадлежность спирогиры к отделу Зеленые водоросли определяется наличием хлоропластов в клетках этого растительного организма. Данные структуры представляют собой одну из разновидностей пластид. Благодаря наличию хлоропластов водоросли, как и все растения, способны осуществлять процесс фотосинтеза — самостоятельно образовывать углеводы, необходимые для роста и развития.

строение спирогиры

Строение клетки спирогиры


Данный представитель зеленых водорослей является многоклеточным организмом. Строение спирогиры (рисунок выше демонстрирует основные структуры) представлено длинной нитчатой структурой. Хлоропласты данной водоросли имеют вид лент, которые спирально закручиваются. Эта черта и определяет название описываемых организмов. Клетки также удлиненные, имеют цилиндрическую форму. Они соединяются при помощи пор в оболочках, через которые и осуществляется процесс обмена веществ.

Подобно всем растительным клеткам, их большую часть занимают вакуоли, представляющие собой резервуары, заполненные водой с растворенными питательными веществами. Оболочки пропитаны углеводом целлюлозой, придающей им прочность и жесткость.

Водоросль спирогира, как и все растения, является эукариотическим организмом. Это значит, что ее клетки содержат ядро. В органелле находится генетический материал, заключенный в молекулах ДНК.

строение спирогиры рисунок

Среда обитания

Водоросль спирогира в преобладающем большинстве случаев является обитателем пресных водоемов со стоячей водой. Но встречается она и в морях. Ее нити, переплетаясь в большом количестве, похожи на зеленую вату, плавающую на поверхности.

водоросль спирогира

Питание


Строение спирогиры обусловливает и тип ее питания, поскольку клетки водоросли содержат зеленые пластиды хлоропласты, способные осуществлять процесс фотосинтеза. Его суть заключается в образовании органических веществ из неорганических за счет энергии солнечного излучения. Такой тип питания называется автотрофным.

Полученную глюкозу водоросли используют для осуществления процессов жизнедеятельности и роста организма. А выделяемый кислород требуется всем живым организмам для дыхания — необходимого условия существования на планете. Источником веществ, необходимых для фотосинтеза, а именно воды и углекислого газа, является непосредственно среда их обитания.

Размножение

Для этой зеленой водоросли преобладающим является вегетативное размножение частями таллома. Многочисленные нити разрываются на части, каждая из которых дает начало новому организму. Это обусловливает интенсивность и высокую продуктивность данного процесса. Однако строение спирогиры делает возможным и половой процесс. Он осуществляется в форме конъюгации. При этом нити водорослей переплетаются между собой, между ними возникает специализированное образование — копуляционный канал. По нему внутреннее содержимое одной клетки, содержащей генетический материал, перетекает в другую. В результате возникает уплотненное образование — зигоспора. В таком состоянии водоросль переносит неблагоприятные условия, а весной из нее прорастает молодая нитчатая особь.

Половой процесс делает возможным возникновение новых свойств организма, что является важным условием для адаптации растений к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды.

строение клетки спирогиры

Значение в экосистемах и жизни человека


Строение спирогиры делает ее главным объектом в лабораторных исследованиях, поскольку она имеет довольно крупные клетки, которые достигают 0,01 мм в диаметре. Данная водоросль образует густые заросли во многих водоемах. Такая биомасса способна выделить достаточно большое количество кислорода. Но это свойство имеет и отрицательное значение, поскольку приводит к процессам заболачивания, гниения и цветения воды. В результате многие животные могут просто погибнуть. Наверняка слова из детской песенки «затянуло бурой тиной гладь старинного пруда» посвящены именно зеленым нитчатым скоплениям спирогиры. Однако за счет нее выживает большое количество водных обитателей, а биомасса, которую она способна образовать, в несколько раз превышает подобные показатели у наземных растений.

Спирогира является типичным представителем группы Низших растений, а именно — отдела Зеленые водоросли. Она выступает неотъемлемой частью экосистем практически всех пресных водоемов, источником органических веществ и кислорода.

Почему спирогира?


Отчего же массовым развитием на биогенное перенасыщение литорали Байкала откликнулась именно загадочная спирогира, а, например, не печально известная кладофора гломерата? Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо изучение этих водорослей, в частности, их жизненных циклов и особенностей развития как в естественной среде обитания на основе регулярных сезонных полевых исследований, так и в лабораторных условиях с учетом многих факторов. Так, например, в случае «цветения» прибрежной зоны Великих Американских озер было выявлено, что резкая замена доминантов – улотрикса зонаты (Ulothrix zonata Kütz.) кладофорой гломератой – и чрезмерное развитие последней происходит, в частности, из-за массового бесполого размножения улотрикса, инициируемого повышением температуры воды в летний период (Graham et al., 1985). Опустошенные после выхода зооспор нити улотрикса отмирают, предоставляя «вакантное» место для других водорослей. Далее «на сцену выходит» кладофора гломерата, для которой действующий температурный режим, наличие свободного каменистого субстрата и поступающее биогенное «питание» с суши являются благоприятными условиями для успешного развития. Интересно то, что улотрикс возвращается, когда осенью температура становится ниже 10° С, теперь уже замещая кладофору. То есть особенности биологии отдельных видов в совокупности с абиотическими факторами в условиях повышенной биогенной нагрузки во многом ответственны за специфическую перестройку прибрежных донных сообществ в Великих Американских озерах.


Справа: Общий вид таллома кладофоры гломераты (Cladophora glomerata L. Kütz). Слева: фрагмент таллома кладофоры гломераты, покрытый диатомовыми водорослями рода кокконеис (Cocconeis sp. Ehrenb). Световая микроскопия

Застукать спирогиру со спирогирой

Рассуждая о загадочности развития именно спирогиры в Байкале, нельзя не сказать о ней самой, как об одном из наиболее таинственных представителей растительного мира. Считается, что водоросли рода Spirogyra легко узнаваемы благодаря их спирально закрученным хлоропластам. Однако существуют другие, довольно похожие на нее, водоросли (например, рода Sirogonium Kütz. или Sirocladium Randhawa), которые человек без опыта и специальной подготовки может принять за спирогиру. В некоторых случаях ее можно спутать даже с представителями других семейств! Поэтому, видя перед собой зеленый нитчатый моток, нельзя однозначно утверждать, что это спирогира. В некоторых участках Байкала бурно «цветет» только спирогира.

Фрагмент нити спирогиры (вверху) и фрагмент нити кладофоры гломераты (внизу). Световая микроскопия


Проблемы идентификации спирогиры связаны еще и с тем, что определение вида проводится по особенностям стадий полового размножения, или конъюгации, когда содержимое клеток одной нити переходит в клетки другой. Без количественных и качественных характеристик этого процесса, без описания сформировавшихся в его результате зигоспор даже примерно нельзя сказать, какой вид находится перед нами на предметном стекле под микроскопом, а значит, и там, откуда был взят образец. При этом такие стадии у спирогиры по разным данным встречаются лишь в 10—18 % образцов, а у байкальской спирогиры, по данным автора – лишь в 9 %.

С развитием методов молекулярной биологии появилась возможность определять виды живых организмов на основе совпадения нуклеотидных последовательностей молекулярных маркеров неизвестного вида с уже имеющимися в базах данных последовательностями известных видов. На данный момент таксономически признанными являются 516 морфологических видов спирогиры (согласно AlgaeBase по состоянию на апрель 2016 г.), однако лишь для 36 из них известны последовательности каких-либо генетических маркеров и только для 8-ми ядерного гена 18S рДНК (согласно базе данных NCBI по состоянию на апрель 2016 г.).


Конъюгация спирогиры: переход содержимого из клеток одной нити в клутки другой и формирование зигоспор (продукт полового размножения этих водорослей)

Главным образом именно из-за трудностей видового определения спирогиры сложно сказать, является ли тот или иной вид данного рода вселенцем, который беспрепятственно распространился по всему Байкалу в последние годы. Спирогира, которая сегодня массово развивается во многих районах Байкала, могла быть там и вчера, но не в таком количестве, а ее фертильные стадии просто не встречались исследователям ранее. Так, недавно по морфологическим признакам была определена Spirogyra fluviatilis Helse, или спирогира речная (Тимошкин, 2014), которая развивается на каменистой литорали в некоторых заливах Байкала. Ранее этот вид в озере не регистрировали, но это не означает, что эта водоросль была занесена недавно. Спирогира речная широко распространена во всем мире и встречается во многих пресноводных водоемах, реках и озерах. В окрестностях Байкала многие исследователи находили стерильные талломы спирогиры (см. Ижболдина, 2007), вполне возможно, относящиеся и к этому виду.


Спирогира среди камней р. Большая Котинка, впадающей в бухту Большие Коты, и в ручье Жилище (внизу). В центре – камень со дна озера, с глубины одного метра, (около пос. Большое Голоустное), покрытый нитчатыми водорослями, в основном спирогирой, талломы которых достигают 50 см в длину

Выяснение видового богатства спирогиры в Байкале является на сегодняшний день одной из самых актуальных задач. Во-первых, данные о биоразнообразии вообще и отдельных групп организмов в частности, используются в методах экологического биомониторинга водных экосистем. А точная видовая идентификация и понимание регионального разнообразия является основой биологического контроля и оценки состояния окружающей среды. При этом, сведения о видовом составе спирогиры в Байкале, которыми мы располагаем сегодня, получены более 80 лет назад, ограничены двумя локальными участками (Мейер, 1930) и буквально единичны для окрестностей озера (Ижболдина, 2007). Во-вторых, Байкал – это кладезь уникального биологического разнообразия. Многие виды нигде, кроме как в Байкале, не встречаются! Не исключено, что и спирогира представлена в Байкале многими видами, идентифицировать которые разными методами – задача ближайшего времени.


Работы, которые посвящены фундаментальным и практическим проблемам байкальской спирогиры, ведутся в настоящее время в Лимнологическом институте СО РАН.

Увы, пока вопросов больше, чем ответов. Но, как известно, правильно поставленная задача – уже половина ее решения.

Литература

Вишняков В. С. и др. Таксономический список макроводорослей прибрежной зоны бухты Большие Коты и залива Лиственничный (Южный Байкал) // Изв. Ирк. гос. ун-та. Сер. «Биология. Экология». 2012. Т. 5, № 3. С. 147–159.

Ижболдина Л. А. Атлас и определитель водорослей фитобентоса и перифритона озера Байкал (мейо- и макрофиты) с краткими очерками по их экологии. Новосибирск: Наука-Центр, 2007. С. 248.

Кравцова Л. С. и др. Нарушение вертикальной зональности зеленых водорослей в прибрежной части залива Лиственичный озера Байкал. // Докл. РАН. 2012. Т. 447 № 2. С. 1—3.

Романова и др., Идентификация зеленых нитчатых водорослей из района локального биогенного загрязнения озера Байкал (залив Лиственничный) с помощью молекулярного маркера 18S рДНК // Экологическая генетика. 2013. Т. 11 № 4. С. 23-33. (12597).

Тимошкин O. A. и др. Экологический кризис на Байкале: ученые ставят диагноз. Наука из первых рук. 2014. Т. 5, С. 75–91.


Тимошкин О. А. и др. Массовое развитие зеленых нитчатых водорослей родов Spirogyra Link и Stigeoclonium Ktz (Chlorophyta) в прибрежной зоне Южного Байкала // Гидробиологический журнал. 2014. Т. 10 № 5. С. 15–26.

Ханаев И. В. и др. Влияние массового развития зеленых нитчатых водорослей на воспроизводство желтокрылки Cottocomephorus grewingkii (Dybowski, 1874) (Cottidae) в условиях экологического кризиса озера Байкал // Докл. РАН. 2016. Т. 467. № 1. С. 119–121.

Graham J. M. et al. Light and temperature as factors regulating seasonal growth and distribution of Ulothrix zonata (Ulvophyceae) // J. Phycol. 1985. V. 21. P. 228–234.

Higgins S. N., et al. An ecological review of Cladophora glomerata (Chlorophyta) in the Laurentian Great Lakes. Journal of Phycology. 2008. V. 44. 839—854.

Kravtsova L.S. et al. Nearshore benthic blooms of filamentous green algae in Lake Baikal. // Great Lakes Research. 2014. V. 40. P. 441–448).

Timoshkin, O. A., et al., Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of theworld’s greatest freshwater biodiversity in danger? // J. Great Lakes Res. (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.jglr.2016.02.011.

Выражаю искреннюю благодарность научному руководителю д. б. н., проф. О. А. Тимошкину, а также д. б. н. Н. А. Бондаренко за их чуткое напутствие в моем научном поиске

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ «Мой первый грант» № 16-34-00064 "Морфологическое и генетическое разнообразие водорослей рода Spirogyra (Zygnematophyceae, Charophyta) – новых доминирующих представителей флоры озера Байкал"


Похожие посты

Кто совершил первое кругосветное путешествие? Первое кругосветное путешествие человека

Glavnii

Тунис — отдых, погода, отзывы туристов, фотографии | RestBee.ru

Glavnii

КУРСКИЙ ВОКЗАЛ В МОСКВЕ: КАК ДОБРАТЬСЯ | КАК ДОБРАТЬСЯ .com

Glavnii
Adblock
detector