Я познаю мир. Ботаника

Касаткина Юлия Николаевна

Красные водоросли в основном встречаются на глубинах более 35 м, на глубинах от 6 до 30 м преобладают бурые водоросли, а на глубине до 6 м от поверхности воды в основном встречаются зеленые водоросли. Случайно ли такое распределение? Оказывается, нет.

Водоросли: 1 – красные; 2 – бурые; 3 – зелёные; 4 – жёлтозелёные; 5 – золотистые

Давайте

вспомним, что мы знаем о цвете с точки зрения физики. Известно, что белый цвет состоит из излучений семи цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Также известно, что цвет предмета определяется тем, какие лучи он отражает от своей поверхности: красные, предметы отражают красные лучи, поглощая все остальные. Мы видим, естественно, только отраженный свет. Так и окраска водорослей зависит от того, какого цвета лучи ими улавливаются, а какого – отражаются.

Растениям придают цвет особые вещества – пигменты, с помощью которых они улавливают энергию солнечных лучей. Образно выражаясь, пигменты – это своего рода световые ловушки. На небольших глубинах, где царствуют зеленые водоросли, растения в основном поглощают красно–оранжевые лучи и отражают зеленые. В этом им помогает зеленый пигмент – хлорофилл.

Но помимо хлорофилла, имеющегося у всех фотосинтезирующих организмов, у растений есть и другие пигменты. На глубине до тридцати метров, где преобладают желтые лучи солнечного спектра, встречаются в основном бурые водоросли. У бурых водорослей хлорофилл маскируется желто–коричневыми пигментами из группы каротиноидов. С каротиноидами вы хорошо знакомы – это они окрашивают морковь и осенние листья в оранжевый цвет. На большие глубины проникают лучи зеленого и голубого цвета. Их улавливают пигменты красных водорослей: голубой – фитоцианин, и красный – фикоэритрин. Хлорофилл у них тоже есть, но опять же маскируется красными пигментами.

Вообще, низшие растения при всей простоте своего строения демонстрируют удивительное разнообразие пигментов. (Если вы помните, бактерии тоже устроены просто и однотипно, однако, в биохимическом отношении невероятно разнообразны и изобретательны.) Помимо обязательных для всех растений хлорофилла и каротиноидов, водоросли содержат ряд свойственных только им пигментов: фикоэритрины, фикоцианины, фукоксантин, ксантофиллы, а также разновидности хлорофилла, неизвестные высшим растениям. Каждый из этих пигментов улавливает определенную часть спектра солнечного света. Содержание большого набора пигментов позволяет водорослям максимально полно использовать энергию солнца, поэтому в мастерстве светоулавливания низшие растения не знают себе равных. Это позволяет им расти на глубинах, недоступных вторичноводным растениям, и в темных пещерах, куда почти не проникает свет.

Для жизни на поверхности земли нужны другие приспособления. Как правило, света здесь достаточно, но растения часто испытывают недостаток влаги. Нитчатая зеленая водоросль трентеполия часто поселяется на коре старых деревьев, окрашивая их стволы в кирпично–красный оттенок. Особенно красиво смотрятся налеты трентеполии на белом фоне коры берез.

Трентеполия. 1 – толстостенные оболочки; 2 – капли масла

Яркую окраску слоевищу водоросли придают капли оранжевого масла, содержащиеся в каждой клетке. Зимой водоросли промерзают насквозь, а в сухое лето временами совершенно высыхают, впадая в анабиоз, но все же сохраняют жизнеспособность, и, как только влажность увеличивается, снова пускаются в рост. Для продолжения роста трентеполия использует любую возможность: капли тумана и росы, брызги дождя. Клетки трентеполии защищены от высыхания толстыми слоистыми оболочками, а капли масла, запасающиеся в цитоплазме клетки, водоросль, вероятно, использует в качестве внутреннего источника воды, как верблюд использует жир в горбу, – дело в том, что при расщеплении жиров образуется большое количество воды.

В стремлении жить на суровой, негостеприимной суше трентеполия не одинока. К ее «коллегам» относится и зеленая водоросль плеврококк, образующая порошковатые ярко–зеленые налеты у основания деревьев и пней.

На суше во влажных местах могут встретиться и разнообразные виды хлореллы и хлорококка, обычно живущих в водоемах.

1 – хлорелла; 2 – хлорококк; 3 – плеврококк

Плеврококк, хлореллу и хлорококк мы с вами только что отнесли к одноклеточным зеленым водорослям, а так похожие на них хламидомонаду, вольвокс, эвдорину и гониум, если вы помните, мы рассматривали в главе «Простейшие». Так кто же они, в конце концов?! Еще совсем недавно все перечисленные выше организмы без колебаний относили к зеленым водорослям. Однако многие из этих «водорослей» имеют совсем не растительные признаки: активно передвигаются, лишены клеточной стенки из целлюлозы, характерной для всех растений, некоторые не содержат хлорофилл. Сейчас доказана способность почти всех этих «водорослей» поглощать готовые органические соединения. Поэтому некоторые ученые стали причислять их к царству простейших. Правильнее, наверное, было бы сказать, что одноклеточные зеленые водоросли – это промежуточная группа организмов, одной ногой стоящая в царстве простейших, а другой – в царстве растений. Вот и приходится рассказывать о них и как о простейших, и как о растениях.

Не менее 2000 видов водорослей встречаются в почве. Особенно интенсивно почвенные водоросли развиваются в условиях тепла и повышенной влажности. При благоприятных условиях их масса может достигать 300 кг/га. Это вполне сравнимо с численностью почвенных грибов.

Основное количество водорослей сконцентрировано в самых верхних слоях почвы: до глубины 2 см. Глубже 10–20 см число водорослей ничтожно, там уже совсем нет света.

Почвенные водоросли способствуют накоплению органического вещества. Их остатки вовлекаются в процесс создания перегноя грибами и бактериями. Но особенно важна почвообразующая роль водорослей там, где не могут расти высшие растения. На пустынных такырах или промышленных отвалах нет ни опавшей листвы, ни сухостоя, ни валежника. Здесь водоросли являются единственными источниками органических веществ для многочисленного животного населения: простейших, почвенных клещей, нематод, многоножек, дождевых червей, личинок насекомых. Вся эта масса живых существ, отмирая, становится материалом для создания тонкого слоя почвы, на котором позже поселяются высшие растения.

Водоросли способствуют улучшению структуры почвы и даже уменьшают процесс выветривания. Слизистые чехлы клеток склеивают почвенные частицы, а нитчатые водоросли оплетают их густой сетью, удерживая на месте.

Двуликие водоросли

Как почти все растения, водоросли размножаются бесполым и половым путем. Бесполое размножение, т. е. размножение без образования половых клеток, может быть вегетативным или споровым.

Вегетативное размножение бегонии (слева) и водоросли (справа) «кусочками»

Вегетативное размножение водорослей очень похоже на то, что мы наблюдаем у высших растений. Слоевище водоросли под действием волн или в результате повреждения животными может разрываться на кусочки, и каждый такой кусочек обычно прорастает в новое слоевище, так же как разрезанный на кусочки лист комнатного растения бегонии дает начало многим самостоятельным растениям. На слоевищах бурых водорослей образуются специальные выводковые «почки», которые, опадая, дают начало новым слоевищам. Этот процесс очень напоминает образование выводковых почек у водного папоротника болбитиса (см. с. 262) или у комнатного растения бриофиллума, которое в народе называют «доктором». Есть водоросли, образующие одно– или многоклеточные «клубеньки», которые прорастают в новые слоевища после зимовки, другие отделяют стелющиеся «побеги», на которых вырастают новые слоевища. Такие «побеги» очень похожи на усы земляники или комнатного растения хлорофитума.