Планктонные водоросли

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Термин планктон

Распространение водорослей

Морской фитопланктон

Представители фитопланктона на примере Черного моря

«Цветение воды»

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

водоросли фитопланктон цветение вода

Водоросли распространены по всему земному шару и встречаются в различных водных, наземных и почвенных биотопах. Известны разнообразные экологические группы этих организмов:

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, существующие в известковом субстрате.

ПЛАНКТОННЫЕ ВОДОРОСЛИ

Термин «планктон» по первоначальному определению означал совокупность организмов, парящих в воде. В настоящее время к планктону относят и организмы, обитающие в поверхностной пленке воды -- нейстон. Совокупность свободно плавающих в толще воды мелких водорослей называют фитопланктоном, а каждый отдельный организм из состава фитопланктона -- фитопланктером. Планктонные водоросли -- основной, а в некоторых случаях и единственный продуцент первичного органического вещества, на базе которого существует все живое в водоеме. Продуктивность фитопланктона зависит от комплекса разнообразных факторов - абиотических, биотических и антропогенных.

Планктонные водоросли обитают в разнообразных водоемах -- от океана до маленькой лужи. Причем большее разнообразие экологических условий во внутренних водоемах по сравнению с морями определяет и значительно большее разнообразие видового состава и экологических комплексов пресноводного планктона. Видовой состав планктонных водорослей в разных водоемах (и даже в одном и том же водоеме, но в разное время года) не одинаков. Он зависит от физического и химического режима в водоеме.

В каждый сезон преобладающее развитие приобретает одна из групп водорослей (диатомовые, сине-зелёные, золотистые, эвгленовые или зелёные), а в периоды интенсивного развития господствует нередко всего один вид. Особенно это выражено в пресноводных водоемах. Так, зимой подо льдом (особенно когда лед покрыт снегом) фитопланктон очень беден или почти отсутствует главным образом из-за недостатка света.

Вегетационное развитие водорослей планктона как сообщества начинается в марте -- апреле, когда уровень солнечного излучения становится достаточным для фотосинтеза водорослей даже подо льдом. В это время появляются довольно многочисленные мелкие жгутиковые -- эвгленовые, динофитовые, золотистые, а также холоднолюбивые диатомовые. В период от вскрытия льда до установления температурной стратификации, что обычно бывает при прогреве верхнего слоя воды до 10--12°С, начинается бурное развитие холодолюбивого комплекса диатомовых. Летом, при температуре воды выше 15°С, наблюдается максимум продуктивности синезеленых, эвгленовых и зеленых водорослей. В зависимости от трофического и лимнологического типа водоема в это время может происходить «цветение» воды, вызванное развитием сине-зеленых и зеленых водорослей.

Одной из существенных особенностей пресноводного фитопланктона является обилие в нем временно планктонных водорослей. Ряд видов, которые принято считать типично планктонными, в прудах и озерах имеют донную или перифитонную (прикрепление к какому-либо предмету) фазу в своем развитии.

МОРСКОЙ ФИТОПЛАНКТОН

Состоит в основном из диатомовых и динофитовых водорослей. Из диатомовых особенно многочисленны представители класса Centrophyceae, в частности виды родов Chaetoceros, Rhizosolenia, Thalassiosira, Corethron, Planktoniella и некоторые другие, отсутствующие в пресноводном планктоне или представленные в нем лишь небольшим числом видов. Очень разнообразен в морском фитопланктоне состав жгутиковых форм динофитовых водорослей, особенно из класса Dinophyceae. Эта группа и в пресноводном фитопланктоне довольно разнообразна, но все же насчитывает меньшее число видов, чем в морском, а некоторые роды представлены только в морях (Dinophysis, Goniaulax , и др.). Весьма многочисленны в морском фитопланктоне также известковые жгутиковые - Coccolмthophoridophycidae, представленные в пресных водах лишь несколькими видами, и встречающиеся исключительно в морском планктоне кремнежгутиковые, или силикофлагеллаты. Хотя морская среда на значительных пространствах относительно однородна, в распределении морского фитопланктона аналогичной однородности не наблюдается. Различия по видовому составу и численности нередко выражены даже на сравнительно небольших акваториях морских вод, но особенно четко они отражаются в крупномасштабной географической зональности распределения. Здесь проявляется экологическое действие основных факторов среды: солености воды, температуры, освещенности и содержания питательных веществ.

Планктонные водоросли обычно имеют специальные приспособления к обитанию во взвешенном состоянии. У одних видов это разного рода выросты и придатки тела -- шипы, щетинки, роговидные отростки, перепонки, парашюты, другие образуют полые или плоские колонии и обильно выделяют слизь, третьи накапливают в теле вещества, удельный вес которых меньше единицы (капли жира у диатомовых или некоторых зеленых водорослей, газовые вакуоли у сине-зеленых). Эти образования гораздо сильнее развиты у морских фитопланктеров, чем у пресноводных. Одним из приспособлений к существованию в толще воды во взвешенном состоянии являются мелкие размеры тела планктонных водорослей.

ПРЕДСТАВИТЕЛИ ФИТОПЛАНКТОНА НА ПРИМЕРЕ ЧЕРНОГО МОРЯ

В составе черноморского фитопланктона - не менее шести сотен видов; мы обратим внимание только на некоторые из них.

Динофлагелляты, класс Dinophyceae - панцирные жгутиконосцы (греч.). Наряду с диатомеями, эти крупные водоросли хорошо видны в микроскоп даже при малом увеличении. У динофлагеллят есть по 2 жгутика, расположенных в бороздках панциря: один жгутик извивается вокруг тела, другой направлен вперед. Эти жгутики закручены штопором и работают, как пропеллеры: в результате, клетка водоросли крутится вокруг своей оси, и одновременно плывет вперед - по спирали, ввинчивается в воду.

Ceratium tripos - одна из самых крупных динофлагеллят

Вот несколько динофитовых водорослей, обычных в летнем планктоне Черного моря, их легко увидеть даже через самый простой микроскоп: пророцентрум миканс Prorocentrum micans, церациум фурка Ceratium furca (фурка, по-латыни - вилка, посмотрите на форму этой водоросли), Scrippsiella trochoidea и гониолакс закрученный Gonyaulax spinifera - в его скульптурной теке хорошо видны желобки, в которых укладываются жгутики.

Когда наступают холода, многие динофлагелляты меняют форму, обрастают толстой стенкой, и падают на дно. Толстая стенка нужна для защиты от поедания, а гониолакс еще и окружает себя шипами. Иногда течения поднимают цисты со дна, и если оказывается, что уже стало тепло, из этой оболочки вылезает нормальная клетка водоросли и начинает свою обычную планктонную жизнь.

Динофлагелляты появляются в Чёрном море весной. Больше всего динофлагеллят во время августовско-сентябрьского пика фитопланктонной жизни, а концу осени они почти исчезают.

Диатомовые водоросли, Диатомеи, класс Bacillariophyceae - у этих водорослей есть тяжелый кремниевый панцирь из двух половинок (диатома, по-гречески - состоящая из двух частей). Одна половинка - коробочка, в которой лежит клетка, другая половинка - крышечка. Когда диатомеи делятся, две половинки скелета разделяются между дочерними клетками. Ахнантес - вид, живущий на дне или на поверхности крупных водорослей. Но течения и волны нередко выносят его в толщу воды - в планктонное сообщество.

Еще несколько донных диатомей, постоянно всплывающих в прибрежный планктон: ликмофора изящная, грамматофора морская, плевросигма удлиненная и талассионема прибрежная.

Самые обычные диатомеи в море - хетоцеросы - род Chaetoceros, что, по-гречески, значит - щетинистые. Их можно найти в любой части Мирового океана и почти в любое время года. Это цепочки-колонии клеток, от каждого из углов которых отходит длинная и острая щетинка-хета. Хетоцерос изогнутый Chaetoceros curvisetus - самый обычный в Черном море вид этого рода, да и не только здесь - это успешный космополит.

Диатомовым водорослям, в их тяжелых доспехах из кремния, не утонуть - трудно. Жгутиков для движения у них нет. У них есть только один способ замедлить погружение - увеличенная поверхность клетки. Для этой цели обычно служат выросты панциря - длинные колючие щетинки нужны хетоцеросам не только для защиты, они еще и помогают парить в воде. На примере хетоцероса можно увидеть и другой способ увеличения поверхности - образование колоний-цепочек - десятки клеток плавают, сцепленные друг с другом. Поделилась одна из них - и на одну клетку в колонии стало больше.

Кокколитофориды, (греч. - несущие круглые камешки), или кокколитины. Это очень маленькие - 5-10 микрон - представители нанопланктона, имеющие пару жгутиков клетки, и защищенные круглыми известковыми латами, которые и называются - кокколиты. Эти водоросли относятся к отделу гаптофиты, или примнезиофиты Haptophyta (= Prymnesiophyta). Они такие крошечные, что обычно проскакивают через ячейки нашей сети, их ловят на специальных фильтрах с отверстиями 1 микрон.

Эмилиана хаксли - настоящий космополит, встречающийся в планктоне всех океанов. Кокколитин очень много в море , иногда они размножаются - зацветают с невероятной силой. Цветением эмилианы бывает захвачена вся поверхность Индийского океана. Размножаясь в таких количествах, а затем, отмирая и падая на дно, кокколитины своими крошечными известковыми пластинками за тысячелетия образуют мощные слои известняка.

Класс Диктиоховые Dictyochophyсeae (раньше их называли Кремнежгутиковые водоросли, или Силикофлагелляты Silicoflagellata) Обычно, в составе планктона, кремнежгутиковых гораздо меньше, чем диатомей или динофлагеллят. Но иногда, во время весеннего цветения прибрежных вод, в море появляется множество красивых мелких клеток, чей ажурный скелет с длинными шипами-спикулами, как будто выкован ювелиром - это диктиоха Dictyocha sp., одноклеточная водоросль с кремниевым скелетом. Только, в отличие от диатомей, скелет диктиохи не составлен из двух кремниевых половинок, и ещё - силикофлагелляты подвижны, у них есть жгутики. Еще одна кремнежгутиковая водоросль - мерингия Meringia sp.

Эвгленовые водоросли Euglenophyceae, родственные зеленым - они не имеют никакого панциря, никакой твердой защиты, только слизевую оболочку - появляются иногда в прибрежных водах, когда создаются благоприятные для них условия - опреснение, избыток питательных веществ - размножаются во множестве, и быстро исчезают - их съедают. Но выжившие - покрываются твердой оболочкой и ложатся на дно, выжидая, когда наступит подходящее время для размножения.

Празинофиты кл. Prasinophyceae, отд. Зеленые водоросли - мелкие клетки (относятся к пикопланктону) с 1-8 жгутиками, покрытые защитными чешуйками, иногда вызывающие цветение воды в опресненных участках прибрежья - например, после ливневого сброса рек. Их роль в общей экологии моря мало изучена, т.к. определять и исследовать их с помощью светового микроскопа почти невозможно.

Проросток бурой водоросли

Еще одна водоросль - окрашена в буро-зелёный цвет, у нее явно нет твердого панциря, она многоклеточная. Это проросток бурой макроводоросли - из тех, что мохнатыми кустами растут на подводных камнях, возможно - это начало полутораметрового "дерева" бородатой цистозиры Cystoseira barbata - главной макроводоросли черноморского прибрежья. Пока же в ней - не более десятка клеток, она живет в планктоне, ее влекут течения и может выбросить на берег - тогда она погибнет; она может осесть на песчаное дно, не сможет закрепиться на нем, и ее съедят донные раки... Из тысяч таких проростков выживает и вырастает во взрослое растение - один.

Морской фитопланктон состоит в основном из диатомовых водорослей, перидиней и кокколитофорид; в пресных водах -- из диатомовых, синезелёных и некоторых групп зелёных водорослей.

«ЦВЕТЕНИЕ» ВОДЫ

В последние десятилетия во многих континентальных водоемах, а также в морях и океанах участились случаи «цветения» воды, возникающие вследствие массового развития одного или нескольких наиболее приспособленных к данным условиям видов водорослей. Под «цветением» воды понимают интенсивное развитие водорослей в толще воды, в результате чего она приобретает различную окраску. При этом цвет воды может варьировать от сине-зеленого, ярко-зеленого, серого до желто-зеленого, каштанового или ярко-красного, кирпично-красного и красно-бурого и коричневого (в зависимости от окраски организмов, вызывающих «цветение», и их численности).

Массовому развитию водорослей вплоть до «цветения» воды способствует увеличение эвтрофирования водоемов, которое происходит как под влиянием природных факторов (за тысячи и десятки тысяч лет), так и в значительно большей степени под влиянием антропогенных факторов (за годы, десятки лет). «Цветение» воды наблюдается как в континентальных водоемах (пресных, солоноватых и соленых), так и в морях и океанах (в основном в прибрежных районах). В морях и океанах «цветение» воды вызывают главным образом диатомовые (Centrophyceae) и динофитовые (Dinophyta), a также сине-зеленые. В арктических морях отмечается весенне-летнее «цветение» воды, обусловленное интенсивным развитием диатомовых (из родов Fragilaria Lyngb., Amphiprora Ehr., Achnanthes Bory, Bacterosira Gran.,Chaetoceros Ehr. В морях северного полушария (Балтийское, Черное, Азовское) «цветение» воды вызывают летом сине-зеленые водоросли, весной и осенью -- диатомовые. Так, в Балтийском море летом происходит массовое развитие Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs ex Born, et Flah., Nodularia spumigena Mert., видов рода Anabaena Bory. Для морей тропических и субтропических широт наиболее характерны т. н. красные приливы, обусловленные интенсивным развитием динофитовых водорослей, которое наиболее часто наблюдается в прибрежной части Южной Америки и Африки, а также у берегов Индии и Японии. Красное море свое название получило из-за обильного развитии в нем сине-зеленой водоросли Oscillatoria erythraea Kьtz. В морях умеренных широт описаны случаи красного «цветения», обусловленные интенсивным развитием диатомовых водорослей: Sceletonema costatum (Grйv.) CI., Eutreptiella pascheri, Aulacodiscus kittonii Arn. var. africana (Cottan) Rattr., Pyramimonas cruciata. Очень опасно «цветение» воды, вызываемое токсическими видами пирофитовых водорослей (виды родов Gonyaulax Diesing, Gymnodinium Stein). Красное «цветение» наблюдается и в континентальных водоемах. Так, в Японии нередко обильно развивается пресноводная золотистая водоросль Uroglena americana Calkius. Токсическая золотистая водоросль Prymnesium parvum Cart, вызывает «цветение» в озерах, горных бассейнах и эстуариях Западной Европы и Ближнего Востока. Лужеобразные пресные водоемы Средней Европы нередко окрашиваются в красный цвет Haematococcus pluvialis Flotow, a соленые водоемы юга РФ -- кирпично-красный Dunaliella salina Teod из зеленых водорослей. Из пресноводных водоемов, подверженных «цветению», в первую очередь следует отметить большие равнинные реки и построенные на них водохранилища, а также пруды различного назначения (биологические, технические, рыбоводные, всевозможные отстойники), озера, водоемы - охладители.

В пресных водоемах летом «цветение» воды чаще всего вызывается сине-зелеными и динофитовыми водорослями, весной и осенью - диатомовыми.

Реже «цветение» воды обусловливают зеленые или желто-зеленые водоросли. Из сине-зеленых водорослей, вызывающих «цветение» в водохранилищах, встречаются Microcystis aeruginosa , M. wesenbergii, Woronichinia naegeliana, Anabaena flos-aquae, A. lemmermannii, A. cireinahs, A. spiroides, A. affinis, A scheremetievi, Aphanizomenon flos-aquae.

В период «цветения» пресноводных водоемов биомасса водорослей достигает 1,5--2,0 кг/м³, а в местах их скоплений -- 5--7 кг/м³. В штилевую погоду водоросли собираются в поверхностных слоях воды в т. н. пятнах «цветения», где их биомасса достигает 40--50 кг/м³. Для сравнения можно указать, что в арктических морях при «цветении» воды биомасса фитопланктона достигает 6--14 г/м³, в Каспийском море 1--3, в Азовском 270 г/м³.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и др. Водоросли. Справочник. - Киев, 1989. - 608 с.

2. Горбунова Н.П. Альгология: учеб. пособие для вузов по спец. «Ботаника» -- М., 1991.--256 с.

3. Константинов А.С. Общая гидробиология. 4-е изд. перераб. и доп. М., 1989. - 472 с.

Размещено на Allbest.ru