Диатомовые водоросли строение. Отдел Диатомовые водоросли, общая характеристика, значение в природе и деятельности человека

• Thalassiosirales
• Coscinodiscales
• Melosirales - Мелозировые
• Chaetocerotales
• Fragilariales
• Tabellariales
• Achnanthales
• Cymbellales
• Naviculales
• Bacillariales
• Surirellales

Систематика на Викивидах

Изображения на Викискладе

ITIS NCBI EOL

Диатомовые водоросли , или диатомеи (лат. Bacillariophyta ) - группа хромистов , традиционно рассматриваемая в составе водорослей , отличающаяся наличием у клеток своеобразного «панциря», состоящего из кремнезёма . Всегда одноклеточны, но встречаются колониальные формы. Обычно планктонные или перифитонные организмы, морские и пресноводные.

Являясь важнейшей составляющей морского планктона, диатомовые создают до четверти всего органического вещества планеты .

Особенности строения

Только коккоиды, форма разнообразна. В основном одиночные, реже - колониальные.

Покровы

Для диатомовых характерно наличие особого состоящего из кремнезёма покрова - «панциря». Кроме кремнезёма, в состав панциря входит небольшое количество железа, алюминия, магния и органических веществ; у морских планктонных диатомей вещество панциря содержит 95,6 % SiO 2 и 1,5 % Al 2 O 3 или Fe 2 O 3 . В редких случаях (например, у Phaeodactylum tricornutum ) кремнезём отсутствует . Поверхность панциря покрыта тонким пектиновым слоем .

Структура и характер орнаментации - важный признак для идентификации видов диатомей; она хорошо различима, когда протопласт удален . Необходимые для определения панцири, освобождённые от органических частей клетки, получают прокаливанием или промыванием в крепких кислотах . Рассматривают препараты панцирей, заключая их в среду с высоким коэффициентом преломления - в монобромнафталин, стиракс , среду Кольбе .

Панцирь состоит из двух половинок, большей и меньшей, входящих друг в друга как части чашки Петри . При делении половинки панциря расходятся, и новые половинки формируются в борозде деления. У обеих дочерних клеток старая половинка панциря становится большей (эпитекой), а меньшая достраивается заново. При этом размеры клеток в ряду делений постепенно уменьшаются. Восстановление размера происходит при половом размножении или через стадию образования спор.

По типу симметрии, клетка диатомовой водоросли, если рассматривать ее со створки, может быть :

• радиальной (актиноморфной), такой тип симмметрии характерен для центрических диатомей,
• билатеральной (зигоморфной), у пеннатных диатомей. Чаще концы створок одинаковые (изопольные створки), иногда концы створок различаются по форме (гетеропольные створки).

Прежде группы центрических и пеннатных диатомей рассматривались в ранге классов , выделяемых на основе чисто морфологических признаков .

Выделяют также два дополнительных типа симметрии :

• триллиссоидный - при этом структуры створки располагаются по дугам и радиусам окружности, центр которой расположен вне клетки (например, у Eunotia ) и
• гоноидный, с угловатой створкой (у Triceratium ).

Терминология

При описания панциря используется следующая терминология:

Эпитека - бо́льшая половинка панциря, его «крышечка», гипотека - меньшая его половинка. Поверхность створки эпитеки называют эпивальва , гипотеки - гиповальва . Поясковый ободок эпитеки - эпицингулюм , гипотеки - гипоцингулюм . Оба поясковых ободка, вложенные друг в друга, образуют поясок . На изображении различают вид панциря со створки и вид панциря с пояска .

Створка обычно плоская, ее край называют загибом стоворки . Между поясковым ободком и загибом створки могут развиваться дополнительные один или несколько вставочных ободков . Количество вставочных ободков может увеличиваться при росте клетки, самый молодой из них располагается возле загиба створки. Вставочные ободки могут быть кольцевыми , воротничковыми или состоять из нескольких частей - полукольцевые , ромбовидные , чешуйчатые . На вставочных ободках могут развиваться направленные внутрь клетки неполные перегородки - септы . Септы всегда имеют одно или несколько отверстий .

Многие пеннатные диатомеи имеют шов - центральную щель, проходящую вдоль створки. Шов может быть S-образным. В области шва могут иметься утолщения панциря: центральный узелок и полярные узелки . Некторые пеннатные диатомеи на месте шва имеют участок, лишенный орнаментации - осевое поле . Здесь может формироваться ложный шов - продольное ребро панциря. Диатомеи, лишенные шва, называют бесшовными .

Перфорация

Связь протопласта со внешней средой обеспечивается за счет перфораций панциря. Перфорация может отсутствовать только на отдельных участках панциря, и занимает от 10 до 75 % его площади .

Формирование панциря

При делении, каждая дочерняя клетка получает половину панциря от родительской. Полученная половинка становится эпитекой, гипотеку клетка достраивает заново. В результате деления одна из клеток сохраняет размер материнской, а вторая - становится меньше. Энергия, необходимая для формирования панциря, получается за счёт аэробного дыхания; энергия, полученная в результате фотосинтеза, непосредственно не используется .

Наличие растворенного кремнезёма в окружающей среде - абсолютно необходимое условие для деления диатомей.

Кремнезём в морской и пресной воде

В воде кремнезём присутствует в виде кремниевой кислоты:

SiO 2 + 2H 2 O = Si(OH) 4

При увеличении концентрации раствора при pH менее 9 или при уменьшении pH насыщенного раствора, кремниевая кислота выпадает в осадок в виде аморфного кремнезёма. Хотя кремний - один из наиболее распространенных элементов земной коры, его доступность для диатомей ограничена растворимостью. Среднее содержание кремния в морской воде - около 6ppm . Морские диатомовые быстро исчерпывают запасы растворённого кремнезема в поверхностном слое воды, и это ограничивает их дальнейшее размножение.

Кремний поступает в клетки диатомовых в форме Si(OH) 4 через белки транспорта кремневой кислоты (SIT). Каким образом происходит транспорт внутрь клетки до сих пор не известно и нет явных доказательств активный он или пассивный (Curnow et al., 2012); предположительно происходит у морских диатомовых симпортно с ионами натрия, у пресноводных - возможно, что также и с ионами калия. У морских видов Si(OH) 4 и Na + переносятся в соотношении 1:1. Обнаружено по несколько генов у разных видов диатомовых, имеющих отношение к транспорту кремниевой кислоты(GenBank) . Германий нарушает транспорт кремниевой кислоты у диатомовых .

После формирования створки, подобным же образом, в собственной силикалемме, формируется поясок и вставочные ободки.

Хлоропласты

Окраска хлоропластов бурая, желтоватая или золотистая. Она обусловлена тем, что зелёные хлорофиллы маскируются добавочными каротиноидами (бурый пигмент диатомин; β, ε - каротины; ксантофиллы : фукоксантин , неофукоксантин, диадиноксантин, диатоксантин). У большинства диатомей содержатся две формы хлорофилла c : c 1 и c 2 . У ряда форм хлорофилл c 1 может замещаться хлорофиллом c 3 (найден также у примнезиофитовых и пелагофициевых). У некоторых видов могут присутствовать все три формы хлорофилла c , в то время как у других форма только одна.

Другие структуры

Большая часть клетки диатомей приходится на вакуоль с клеточным соком, цитоплазма занимает постеночное положение. Кроме того, цитоплазма скапливается в центре клетки в виде цитоплазматического мостика, соединённого с периферическим слоем цитоплазмы. В мостике расположено ядро. В цитоплазме множество капель масла. В виде крупных капель с характерным голубым блеском в ней встречается волютин. Присутствует хризоламинарин.

Митохондрии у диатомей разнообразной формы (шаровидные, овальные, палочковидные, нитчатые). Аппарат Гольджи расположен рядом с ядром, он состоит из нескольких диктиосом (до 20), которые содержат от 4 до 12 цистерн.

Жизненный цикл

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение диатомей происходит путем простого митотического деления. Цитокинез имеет ряд особенностей, связанных с наличием панциря (см. ) . Поскольку получаемая от родительской клетки половинка панциря у дочерней становится эпитекой, а гипотека достраивается заново, размеры одной из клеток остаются равными родительской, а второй - становятся меньше. В ряде последовательных делений размеры клеток в популяции уменьшаются, а исходные максимальные размеры восстанавливаются либо за счет полового размножения, либо через формирование ауксоспор . Ауксоспоры могут возникать автогамно за счёт слияния двух гаплоидных ядер одной клетки или апогамно (из вегетативных клеток) . В редких случаях для этого возможен выход цитоплазмы из панциря и формирование его заново .

Споры и покоящиеся клетки

При наступлении неблагоприятных условий диатомовые могут формировать споры и покоящиеся клеток. Эти структуры богаты запасными веществами, которые потребуются при прорастании. Покоящиеся клетки морфологически близки к вегетативным клеткам, в то время как панцирь спор становится более толстым, округляется, изменяется его орнаментация. Покоящиеся клетки могут возникать в условиях с низким содержанием растворённого кремния, а споры, наоборот, требуют наличия достаточного количества кремния для построения собственной толстой оболочки. Покоящиеся клетки формируются чаще пресноводными центрическими и пеннатными диатомеями, в то время как споры - центрическими морскими диатомовыми. И покоящиеся клетки, и споры могут выживать десятилетиями. При их прорастании для формирования нормального панциря требуется два митоза с дегенерацией ядер. Споры морских диатомей играют важную роль в транспорте органического углерода и кремния в осадочные отложения .

При образовании спор клетка теряет вакуоли, и размер споры оказывается меньше исходной клетки .

Половой процесс

Жизненный цикл центрических диатомовых

Жизненный цикл пеннатных диатомовых

Движение

Многие шовные пеннатные и некоторые центрические диатомеи способны ползать по субстрату.

Экология

Диатомеи широко распространены во всевозможных биотопах . Они живут в океанах, морях, солоноватых и различных пресных водоёмах: стоячих (озёрах, прудах, болотах и т. д.) и текучих (реках, ручьях, оросительных каналах и др.). Они распространены в почве , их выделяют из образцов воздуха, они образуют богатые сообщества во льдах Арктики и Антарктики. Такое широкое распространение диатомовых обусловлено их пластичностью по отношению к различным экологическим факторам и в то же время существованием видов, узко приспособленных к экстремальным значениям этих факторов.

Диатомовые в водных экосистемах доминируют над другими микроскопическими водорослями круглый год. Они обильны как в планктоне , так и в перифитоне и бентосе . В планктоне морей и океанов преобладают центрические диатомеи, хотя к ним примешиваются и некоторые пеннатные. В планктоне пресных водоёмов, наоборот, преобладают пеннатные. Бентосные ценозы также отличаются большим разнообразием и количеством диатомовых, которые обычно обитают на глубине не более 50 м. Жизнь бентосных диатомей обязательно связана с субстратом: они ползают по субстрату или прикрепляются к нему с помощью слизистых ножек, трубок, подушечек.

Наиболее богаты по качественному и количественному составу диатомей ценозы обрастаний. Диатомеи занимают господствующее положение среди обрастаний высших растений и макроскопических водорослей в пресных водоёмах и морях. Обрастанию могут подвергаться многие животные (такие водоросли называются эпизоонтами) от ракообразных до китов . Среди диатомей встречаются и эндобионты, которые обитают в других организмах, например в бурых водорослях , фораминиферах .

Видовой состав диатомей в водоёмах определяется комплексом абиотических факторов , из которых большое значение в первую очередь имеет солёность воды. Не менее важным фактором для развития диатомей являются температура, степень освещённости и качество света. Диатомовые вегетируют в диапазоне 0-70°С, но в состоянии покоя способны переносить как более низкие, так и более высокие температуры.

Диатомовые - фоторофные организмы, но среди них встречаются миксотрофы , симбиотрофы, а также бесцветные гетеротрофные формы.

Геном

Недавно при расшифровке полного генома диатомовой водоросли Phaeodactylum tricornutum выяснилось, что он содержит рекордное для эукариот число генов, полученных путем горизонтального переноса от бактерий и архей .

Филогения

Створки диатомовых водорослей не растворяются в большинстве природных вод, поэтому они осаждаются на протяжении последних 150 млн лет, начиная с раннего мелового периода . Таким образом, есть основания полагать, что диатомеи появились до наступления мелового периода. Наиболее древние ископаемые диатомеи были центрическими, в то время как самые древние пеннатные были бесшовными из позднего мелового периода (около 70 млн лет назад). Останки шовных диатомей имеют более поздний возраст. Согласно ископаемым останкам пресноводные диатомеи появились около 60 млн лет назад и достигли расцвета в миоцене (24 млн лет назад). Палеонтологические данные подтверждают наличие более примитивных признаков в организации центрических диатомей, как древней группы, в то время как снабжённые швом пеннатные представляют вершину эволюции этой группы. Методами молекулярной биологии было показано, что диатомовые - монофилетичная группа, но внутри этой группы центрические диатомеи не формируют, как ранее считали, монофилетичную группу.

Наличие трёхчастных мастигонем на жгутике, строение хлоропластов, пигментные системы, трубчатые митохондрии, запасные продукты - всё это подтверждает несомненную принадлежность диатомовых водорослей к группе охрофитовых. Чаще всего дискутируется вопрос об их близости к другим классам этого отдела, так как наличие таких особенностей, как кремнезёмный панцирь, диплобионтный жизненный цикл, редукция жгутикового аппарата, особенности карио- и цитокинеза, значительно отличают диатомей от других представителей охрофитовых. Предполагали, что предками диатомей могли быть какие-то древние синуровые. Некоторые авторы даже рассматривали синуровых как «жгутиковых диатомей». Однако данные молекулярной биологии показывают, что среди страминопил диатомовые образуют достаточно обособленную группу, которая отстоит от других охрофитовых водорослей дальше, чем сами они отделены друг от друга, но всё-таки ближе к охрофитовым, чем к грибоподобным протистам. Анализ последовательности нуклеотидов генов SSU rDNA rbc L и пигментного состава показали, что внутри охрофитовых сестринской линией диатомовым является недавно открытая группа болидофициевых - окрашенных двужгутиковых монад, обитающих в океанах и морях.

Диатомовые относятся к группе гетероконтных водорослей, имеющих вторичные пластиды . По молекулярным данным установлено, что предком их пластид была красная водоросль .

Значение

Силаффины диатомовых перспективны для использования в области нанотехнологий , для получения материалов на основе диоксида кремния с заранее заданными свойствами .

Систематика

Считается, что к классу диатомей относится около 300 родов, включающих 10-12 тыс. видов, но некоторые авторы убеждены, что истинное количество видов диатомей может достигать 1 млн. Самый большой род, состоящий из более, чем 10 тысяч видов - Навикула .

В настоящее время нет устоявшейся системы диатомовых. В большинстве работ, которые касаются изучения флор диатомей, систематики и классификации, класс диатомей рассматривается в ранге отдела с двумя (Coscinophyceae , Fragilariophyceae , Bacillariophyceae ). Вместе с тем использование методов молекулярной биологии показало, что Coscinophyceae и Fragilariophyceae - парафилетичные группы и требуется дальнейший пересмотр системы диатомовых водорослей.

Cerataulina pelagica

См. также

Примечания

Примечания

Ссылки

• «Чужие гены помогли диатомовым водорослям добиться успеха»

Литература

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
• Белякова Г. А. Водоросли и грибы // Ботаника: в 4 т. / Белякова Г. А., Дьяков Ю. Т., Тарасов К. Л. - М .: Издательский центр «Академия», 2006. - Т. 2. - 320 с. - 3000 экз. - ISBN 5-7695-2750-1

• Киселёв И. А., Зинова А. Д., Курсанов Л. И. Водоросли // Определитель низших растений (в пяти томах) / под ред. Курсанов Л. И. - М .: Государственное издательство «Советская Наука», 1953. - Т. 2. - 15 000 экз.

• Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии = Introduction to Phycology / пер. Тарасов К. Л. - М .: «Мир», 1990. - 597 с. - 3000 экз. -

Отдел диатомовые водоросли (Bacillariophyta ) насчитывает более 20 тыс. видов. Это фотоавтотрофные тубулокристаты микроскопических размеров, с исключительно кокоидным талломом, имеющие покровы в виде кремнеземного панциря. Панцирь плотно примыкает к плазмолемме и состоит из двух час­тей: эпитеки и гипотеки . Бóльшая часть (эпитека) надвигается своими краями на гипотеку как крышка на коробку (рисунок 3.1). Эпитека состоит из плос­кой или выпуклой створки (эпивалъвы ) с загнутыми краями и пояскового ободка (эпицингулюма ). Гипотека имеет аналогичные части: створку (гиповальву ) с загнутыми краями и поясковый ободок (гипоцингулюм ). Поясковые ободки плотно прилегают друг к другу, составляя вместе поясок панциря. У большинства диатомовых между загнутым краем створки (загибом) и поясковым ободком образуются один или несколько вставочных ободков , которые увеличивают объем клетки и способствуют ее росту. Форма панциря разнообразна и характеризуется, в первую очередь, типом симметрии створки. Створки с множеством осей симметрии называют радиально-симметричными или актиноморфными . В противном случае ее называют зигоморфными . Зигоморфные створки бывают симметричными в продольном и поперечном направлении (бисимметричные ), симметричные лишь по одной оси (моносимметричные ), зеркально симметричными или асимметричными .

Наружный и внутренний рисунки панциря, наблюдаемые в световой и электронный микроскоп, называют структурой панциря. Она специфична для разных таксонов и образована различными структурными эле­ментами, из которых наиболее важными являются перфорации – система отверстий различного строения расположенных на створках, через которые происходит связь протопласта с внешней средой. Различают мелкие поры (ареолы ) и крупные удлиненные камеры, прикрытые перфорированной пленкой (альвеолы ). В створках панциря могут быть одна или две слизевые поры , через которые выделяется слизь, служащая для прикрепления водорослей к субстрату и образования колоний. Утолщения, выступающие над наружной или внутренней поверхностью створки, называются ребрами, они обеспечивают прочность панциря. У мно­гих диатомовых водорослей на внешней поверхности панциря образуются выступы, щетинки, шипы, шипики, которые увеличивают его поверхность и служат для соединения клеток в колонию. У подвижных диатомей на створковой стороне панциря имеется шов в виде пары сквозных щелей, а также узелки – два полярных и один центральный (представляют собой утолщения стенок створки). Подобная структура панциря наряду с небольшим объемом протопласта и многочисленными капельками масла обеспечивает парение диатомовых водорослей в толще воды. Через шов происходит выделение и циркуляция цитоплазмы, что обеспечивает реактивное передвижение водоросли.

Клетки представителей отдела имеют типичное эукариотическое строение . Цитоплазма в них образует пристенный слой либо скапливается у полюсов или в центре клетки, соединяясь цитоплазматическими мости­ками. Ядро лежит в центральной массе цитоплаз­мы или в пристенном слое, ближе к гипотеке (у центрических диатомей,), либо – в цитоплазматическом мостике в непосредственном контакте с хлоропластом, ближе к эпитеке (у пеннатных ) (Пояснение терминов центрические и пеннатные смотри далее по тексту). Митоз открытый, но вместо центриолей функцию организации веретена деления выполняют полярные диски . У ядра расположен комплекс Гольджи .

Пластиды (хлоропласты) вторично симбиотические, родофитного типа, четырехмембранные (две наружние мембраны организованы в хлоропластную эндоплазматическую сеть , непосредственно переходящую в оболочку ядра). Тилакоиды, собраны по три и иногда пронизывают пиреноид , имеется опоясывающая ламелла . Набор фотосинтетических пигментов: хлорофиллы а и с , β - и ε -каротины, ксантофиллы (фукоксантин, диатоксантин, неоксантины и диадиноксантин), что определяет цвет таллома от светло-желтого, золотистого до зеленовато-бурого. В клетке может быть несколько митохондрий с трубчатыми кристами. Вакуоли – четырех типов: с клеточным со­ком, с волютином , с хризоламинарином и с маслами (последние три компонента являются продуктами ассимиляции диатомовых).

Вегетативное размножение, наиболее характерное для диатомовых водорослей, осуществляется делением клетки надвое. Перед делением в протопласте скапливаются капли масла, он увели­чивается в размерах, раздвигает створки так, что они соприка­саются лишь краями поясковых ободков. Митотически делится ядро, а затем и весь протопласт. Каждой новой клетке достается одна створка панциря, являющаяся или становящаяся эпитекой, а гипотека достраивается. Многократные вегетативные деления приводят к прогрессивному умень­шению размеров клеток в популяции, поскольку клетки, получающие гипотеку материнской клетки (она становиться эпитекой), постоянно достраивают еще меньшую створку (собственную гипотеку). Восстановление первоначальных размеров клеток, характерных для данного вида, происходит во время прорастания покоящихся клеток, а также в результате полового процесса, сопровождающегося образованием ауксоспор (растущих спор). Ауксоспора увеличивается до максимально возможных для вида размеров, затем принимает типичную форму и образует панцырь. У ряда видов диатомовых водорослей ауксоспорообразование происходит за счет автогамии: после мейоза жизнеспособными остаются два ядра, которые и сливаются внутри своей клетки. Собственно бесполое размножение для диатомей не характерно, однако, некоторые виды способны формировть микроспоры, природа и пути образования которых пока не изучены.

Половой процесс – изо-, гетеро- (анизо-) или оогамия. В случае оогамии формируются единственная для диатомовых водорослей жгутиковая стадия – сперматозоид. Жгутик у него один, покрыт ретронемами, в его аксонеме отсутствуют центральные микротрубочки (формула 9+0, вместо 9+2), редуцирована корешковая система, где вместо триплетов имеются только дуплеты микротрубочек, базальное тело прижато к ядру. У некоторых диатомовых сперматозоид не имеет жгутика и передвигается с помощью псевдоподий. В случае изо- и гетерогамии гаметы безгутиковые и перетекают из оболочки одной материнской клетки в другую.

Жизненный цикл всех диатомей диплофазный с гаметической редукцией без смены поколений.

При неблагоприятных условиях диатомовые водоросли переходят в состояние покоя. При этом протопласт передвигается к одному из концов клетки, теряет клеточный сок и сильно сжимается. Жизнедеятельность этих клеток возобновляется при наступлении благоприятных условий. Некоторые планктонные озерные виды способны в таком состоянии пережидать зимний период на дне водоемов. У ряда видов наблюдается образование кремнеземных цист.

Диатомовые водоросли имеют широкое распространение и на­econdi различные биотопы: пресные и соленые, стоячие и текучие во­доемы, влажные скалы, почву и даже пахотные земли; способны обитать на снегу и льду. Роль в природе и практическое значение диатомовых водорослей очень велики: они участвуют в создании органического вещества и поглощении углерода из Мирового океана, входят в состав трофических цепей водных экосистем, участвуют в круговороте кремния и осадконакоплении, используются в экологическом мониторинге и археологическом датировании осадочных пород.

В основе систематики диатомовых водорослей лежит структура панциря, в первую очередь симметрия створок, наличие и строение шва. Отделподразделяется на три класса: косцинодискофициевые (центрические) – Coscinodiscophyceae (Centrophyceae ), фрагиляриофициевые (бесшовные) – Fragilariophyceae , бацилляриофициевые (шовные) – Bacillariophyceae . Два последних класса традиционно называют пеннатными диатомеями.

Класс косцинодискофициевые(Coscinodiscophyceae) объединяет водоросли с радиально-симметричными (актиноморфными) створками, лишенными шва (рисунок 3.2). В большинстве случаев створки округлые, поэтому часто их называют центрическими диатомеями. Половой процесс – оогамия. Класс включает 22 порядка.

Наиболее широко распространен порядок Melosirales , типичным представителем которого служит Melosira (рисунок 3.3). Клетки мелозиры цилиндрические, соединенные в колонии с помощью слизевых валиков, шипов или зубцов. Панцирь имеет высокие загибы створок и сложный поясковый ободок; створки круглые, с мелкими ареолами.

В жизненном цикле мелозиры наблюдается оогамный половой процесс . Половые структуры дифференцируются из вегетативных клеток. женская репродуктив­ная клетка (соответствует оогонию) мейозом, с последующей дегенерацией трех ядер, производит одну яйцеклетку. В мужской (соответствует сперматогонию или антеридию) – сначала образует четырехжгутиковая сперматогенная клетка, которая после мейоза отпочковывает четыре одножгутиковых сперматозоида. После оплодотворения из зиготы образуется ауксоспора.

Представители класса фрагиляриевофициевые, или бесшовные, (Fragillariphyceae ) характеризуются зигоморфными створками панциря, лишенными шва и отсутствием жгутиковых стадий в жизненном цикле. Половой процесс изо-, гетерогамия, только для видов рода Rhabdonema известен оогамный половой процесс, но сперматозоид при этом безжгутиковый, передвигающийся с помощью псевдоподий.

Известно 12 порядков фрагиляриефициевых водорослей. Типичный порядок – фрагиляриальные (Fragilariales ), с наиболее часто встречающимися представителями родов Fragilaria, Tabellaria , Asterionella (рисунок 3.4).

У рода фрагилярия (Fragilaria ) клетки часто образуют очень длинные лентовидные колонии. Створки панциря линейные, с поперечными штрихами. Клетки рода астерионелла (Asterionella ) палочковидные, одним концом створки соединены в звездчатые или спирально завитые гребневидные ленты. Створки линейные, часто с головчато расширенными концами. У представителей рода табеллярия (Tabellaria ) створки со стороны пояска имеют вид табличек, соединенных в зигзагообразные колонии. Створки линейные, расширенные на концах и на середине. В случае гетеропольных панцирей (полюса клетки разной формы), как у рода меридион (Meridion ), колонии могут принимать вееровидную форму.

Похожая информация.

Начинают замечать, что в нем, на стенках и внутренних украшениях, появился коричневый или бурый налет.

Еженедельная уборка с полным его смыванием не помогает, налет снова и снова возвращается, и уже в большем количестве. Так разрастаются диатомовые водоросли или диатомеи.

Начинающим аквариумистам необходимо знать, что вернуть былую эстетику жилища для рыб можно, и довольно быстро и легко. Однако следует соблюдать определенные правила. Мы подобрали для вас несколько советов, как бороться с бурыми водорослями в аквариуме.

Ботаническая характеристика

При появлении коричневого налета на стекле резервуара для рыб, листьях растений, приборах и предметах декора с ним обязательно нужно бороться. Иначе рыбное жилище будет выглядеть неухоженным и вызывать не эстетические чувства, а отвращение.

Диатомеи (Bacillariophyta) - это одноклеточные или колониальные формы подводных растений, размножение которых происходит с помощью деления. В отличие от других , их клетки имеют внешнюю твердую оболочку в виде пористого панциря с кремнеземом в составе. По размеру они микроскопические - 0,75–1500 мкм.

Как правило, диатомеи отсутствуют в аквариумах, густо заселенных настоящими , поскольку последние поглощают все питательные вещества из воды, и представителям бурых водорослей просто нечем питаться.

Наиболее благоприятная для их роста и развития среда находится в только что запущенных, неосвещенных или слабоосвещенных водовместилищах с искусственными украшениями. Также бурый налет появляется в давно содержащихся , уход за которыми осуществляется неправильным образом.

Знаете ли вы? Самым крупным в мире считается емкость для содержания морских обитателей объемом 10 млн литров, расположенная в наибольшем торговом центре Дубая. В нем содержится около 33 тысяч водных жителей. А самым большим домашним аквариумом обладает англичанин Джек Хискот - его емкость 20 тонн.

Популярные представители

Известно около 300 родов и 25 тысяч видовых разновидностей диатомей. В чаще всего встречаются представители рода навикула, пиннилярия и цимбелла.

Навикула

Навикула является наиболее многочисленным родом среди других представителей диатомовых водорослей - он насчитывает примерно 10 тысяч видов. Навикулы могут быть различными по форме. Питаются они фототрофно. Сами служат для молодых рыбок. В аквариумных условиях чаще всего появляются весной либо осенью.

Пиннулярия

Представителей рода пиннулярия в аквариуме можно заметить летом или в начале осени. Известно около 10 видов данных растений. Воспроизводятся они делением в течение 4–6 дней. При делении материнское растение отдает дочернему половину панциря, вторая половина у того вырастает. Размеры этих водорослей бывают разными.

Цимбелла

Распространен также род цимбелла. У него богатый видовой состав. Клетки имеют формы шара, овала, эллипса, веретена. Эти подводные растения могут быть подвижными и неподвижными. Чаще всего встречаются летом. Цимбелл любят личинки насекомых, которых употребляют в пищу рыбы.

Наносимый вред и причины появления

Основные причины появления бурого налета:

• плохое освещение и короткий световой день (меньше 6–8 часов); /li]
• показатели pH воды выше 7,5;
• низкая температура воды (ниже 22 °С);
• высокий уровень силикатов в воде;
• перенаселенность аквариума;
• перекармливание рыб;
• чрезмерное содержание питательных веществ и органики;
• слишком высокое содержание йода в воде;
• спешка с внесением удобрений в новое водовместилище;
• засоренный ;
• несвоевременные подмена воды и уборка рыбного жилища;
• несвоевременная замена лампы освещения.

Занесение диатомовых водорослей происходит с подселением из других аквариумов новых обитателей, посадкой новых , занесением любых предметов, которые уже использовались в аквариумистике. Также они могут активно развиваться после проведения лечения рыб солью, препаратами с медью и йодом в составе.

Знаете ли вы? Создателями первых аквариумов являются англичане. Они создали емкости для содержания рыб в ХIX веке. Название емкости придумал натуралист из Англии Филипп Генри Гессе.

Бурый налет не причиняет вреда обитателям аквариума, однако расстраивает владельца и досаждает ему. Помимо того, что даже незначительный слой коричневых водорослей придает жилищу для рыб неопрятный вид, они также провоцируют рост других ненужных водорослей - зеленых, красных, избавиться от которых становится проблемой.

Поселяясь на листьях живых растений, диатомеи нарушают их фотосинтез. В результате красивые и полезные начинают болеть, гнить и умирать. При этом скорость распространения коричневого налета достаточно высока - можно заметить, как только что появившийся новый листик уже к вечеру или утру будет полностью коричневым. Деление некоторых видов диатомей происходит каждые 4–8 часов.
Таким образом, бурые водные растения приносят в основном вред. Поэтому очень важно знать методы, как бороться с диатомовыми водорослями в аквариуме.

Знаете ли вы? Аквариумной рыбкой, которая прожила дольше всего, считается угорь по кличке Пати из Швеции. Пати умерла в1948 году, когда ей было 88 лет.

Методы борьбы

Диатомеи - не самые трудновыводимые водоросли, которые могут заселять аквариум. Есть несколько эффективных способов, позволяющих избавиться от них.

Поддержание оптимальных условий

Первый способ - правильный уход за аквариумом и регулирование качества воды. Для емкостей с живыми растениями и без них способы борьбы будут несколько отличаться, так же, как и для новых и старых аквариумов, поскольку причины размножения диатомей в каждом из этих случаев, скорее всего, разные.
Итак, у вас новый аквариум, и в течение первых 3 месяцев его содержания в нем произошло заселение диатомей. Если оно не сильно массовое, можно некоторое время подождать. Есть шанс, что когда вода в аквариуме придет к нормальному состоянию, водоросли исчезнут сами по себе. До того момента нужно будет осуществлять механическое очищение.

Также следует увеличить световой день либо поставить более мощный светильник.

Если налет не исчез, то существуют 4 способа решения проблемы:

• попробовать изменить освещение - для аквариума без живых растений оптимальным будет установление 8-часового светового дня;
• измерять температуру воды - если она ниже 22 °С, установить обогреватель и поднять температуру воды до 24–25 °С;
• посадить живые растения;
• запустить .

Важно! Большинство новых запущенных аквариумов проходят через засилье диатомовых водорослей. Предпринимать какие-либо действия по борьбе с ними следует лишь в том случае, если по истечении 2 –3 недель они не погибли естественным образом от отсутствия питательной для них органики и после восстановления биобаланса.

При появлении коричневого налета в старом аквариуме также есть несколько способов, как с ним бороться. Поскольку основной причиной его возникновения является превышение уровня органики, необходимо будет регулировать ее содержание. Это достигается путем регулярной (3–4 раза в неделю) подмены воды на 20 %.

Проанализируйте, возможно, ваш аквариум содержит больше живности, чем может принять. Тогда нужно задуматься либо об уменьшении количества его обитателей либо о приобретении качественного биофильтра.

В давно запущенном аквариуме также следует проверить качество освещения и чистоту . Возможно, длительность светового дня нужно будет продлить или заменить лампу. Для водовместилищ с живыми растениями оптимально поддержание света в течение 8–10 часов.

Понаблюдайте за рыбами при кормлении - успевают ли они съесть весь корм через 5 минут. Удаляйте все остатки сразу же по истечении этого времени. Возможно, придется несколько сократить количество корма, используемого для одного кормления.
Проконтролируйте, чтобы в течение дня на аквариум не попадали прямые солнечные лучи. Если это происходит, значит, жилищу для рыб стоит подыскать другое место.

Если в течение пары недель такие методы, как частые замены воды на 20 %, механическая очистка, уменьшение корма, не помогли избавиться от бурого налета в аквариуме, значит, нужно задуматься о приобретении более мощного света.

Также в случае неудачи необходимо провести анализ водопроводной воды. Возможно, причина кроется в том, что она содержит слишком большое количество фосфора.

Важно! Со светом важно не переусердствовать, поскольку слишком длинный световой день и мощные лампы могут спровоцировать вспышку других водорослей. Светильник должен быть мощнее прежнего не более чем в 2 –2,5 раза.

Механическое очищение

Диатомовые водоросли отлично убираются механическим очищением - для этого не понадобится даже скребок, достаточно просто протереть аквариумное стекло тряпкой, промыть дно из шланга, очистить сифоном, стереть налет с предметов и листьев растений.

Биологическая борьба

Очень эффективным способом борьбы с бурыми представителями «подводного огорода» является биологический. С целью профилактики от появления диатомовых водорослей и их уничтожения следует запускать в аквариум таких обитателей:

• сомиков отоцинклюсов (4–5 на 100 л), гиринохейлусов и ;
• сиамских водорослеедов;
• моллюсков;
• оливковых неритовых улиток;
• креветок.

В зоомагазинах можно также приобрести специальные химические препараты, которые позволяют быстро очистить аквариум, например, таблетки Algetten, антибиотические средства с бициллином-5 и пенициллином. Прибегать к ним следует лишь в том случае, если все вышеперечисленные методы борьбы не помогли.

Опытные аквариумисты считают использование «химии» нецелесообразным, поскольку от диатомеи, в отличие от других коварных недружественных водорослей, избавиться просто. Главное - добиться оптимальных условий и постоянно их поддерживать. Важную роль в данном процессе играют живые растения и аквариумные жители, которые любят поедать эти водоросли. В среднем процесс избавления от диатомей занимает 3–4 недели.

Государственный комитет Российской Федерации по рыболовству

Мурманский государственный технический университет

Кафедра «Биология»

Р Е Ф Е Р А Т

Классификация и жизненные циклы диатомовых.

Выполнил:

Студентка 1-го курса

Технического факультета

Кафедры Биология

Серебрякова Лада Вячеславовна

Проверил:

Старший преподаватель кафедры

Приймак Павел Георгиевич

Мурманск 2002

Систематические признаки: расположение перфораций, тип створок, соотношение осей и плоскостей симметрии.

Класс центрические диатомеи:

А) порядок косцинодисковые;

Б) порядок актинодисковые;

В) порядок аулакодисковые;

Г) порядок солениевые;

Д) порядок биддульфиевые.

Класс пеннатные диатомеи:

А) порядок бесшовные;

Б) порядок одношовные;

В) порядок двухшовные;

Г) порядок каналошовные.

Жизненный цикл диатомовых:

А) вегетативное деление;

Б) образование ауксоспор;

В) половой процесс:

Изогамия,

Гетерогамия,

Автогамия;

Г) микроспоры и покоящиеся споры.

Cовременная классификация диатомовых водорослей, основанная на морфологии и структуре панциря, оформлена в 30-м годам ХХ столетия Ф.Хустедтом и базируется на системе Ф.Шютта, Е.Эструпа и Дж.Карстена. Диатомовые водоросли рассматриваются как самостоятельный отдел Bacillariophyta с двумя классами: центрических (Centrophyceae), включающем 5 порядков, и пеннатных (Pennatophyceae), включающем 4 порядка.

У центрических диатомовых перфорации образуют радиальные штрихи, проходящие от центра к краю створки, пучковые, сгруппированные в параллельные радиальному штриху ряды, и тангенциальные, образующие прямые или изогнутые не радиальные ряды. У пеннатных диатомовых перфорации образуют относительно края створки параллельные, радиально-симметричные и конвергентные штрихи . Иногда штрихи взаимно пересекаются. На створках панциря большинства пеннатных диатомей имеется шов в виде пары сквозных щелей, каждая из которыхназывается ветвью шва. Швы имеют различную длину, разнообразное строение и могут располагаться на обеих створках или на одной из них.

Различают два основных типа створок:: актиноморфные (круглые, треугольные, многоугольные), через которые можно провести три или более плоскостей симметрии (Centrophyceae) и зигоморфные, продолговатые с бисимметричной (перистой) структурой, через которые можно провести не более двух плоскостей симметрии (Pennatophyceae). При двусторонней симметрии у пеннатных диатомей определяют несколько осей и плоскостей симметрии, которые делят панцирь на симметричные половины. У центрических диатомей, обладающих радиальной симметрией, панцирь имеет только две оси и две плокости симметрии. Одна ось – это диаметр створки в любом направлении, другая – центральная.

Форма створок и панциря в целом, а также соотношение осей и плоскостей симметрии имеют важное значение в систематике диатомовых водорослей. Характерной особенностью панциря является геометрическая правильность его строения. Однако главным признаком при построении их системы является структура кремнеземного панциря.

Класс 1. Центрические диатомеи – Centrophyceae .

Клетки одиночные или соединенные в нитевидные или цепочковидные колонии. Форма панциря различная: цилиндрическая, дисковидная, линзовидная, шаровидная, эллипсовидная, бочонковидная, реже призматическая, со вставочными ободками различной формы. Створки в очертании круглые, эллиптические, треугольные и многоугольные, их поверхность плоская или выпуклая, иногда вогнутая, реже волнистая. Ареолы на створках расположены беспорядочно или радиальными, спиральными, тангенциальными рядами. По краю створки размещаются крупные или мелкие выросты и шипы, с помощью которых клетки соединяются в колонии, кроме того, имеются рога, щетинки и другие элементы структуры. Преимущественно морские формы, обитающие в неритическом и океаническом планктоне. В пресноводных водоемах встречаются реже.

Порядок 1. Косцинодисковые – Coscinodiscales .

Клетки одиночные или соединены в нитевидные или цепочковидные колонии. Панцирь линзовидный, эллипсовидный, шаровидный, цилиндрический. Створки в очертании круглые. Структура створок представлена ареолами и ребрами, имеются трубковидные выросты различного строения.

Порядок включает 4 семейства. В пресноводных и солоноватоводных водоемах часто встречаются виды: Thalassiosiralacustris (Grun.) Hasle, StephanodiscushantzschiiGrun., CyclotellameneghinianaKutz., C. OcellataPant., Sceletonemacostatum (Grev.) Cl. Melosira varians Ag.

Семейство мелозировые ( Melosiraceae ).

Это семейство – одно из основных в порядке. Клетки здесь обычно соединены в колонии, реже одиночные. Панцирь от линзовидного до цилиндрического. Створки плоские, иногда сильно выпуклые. Известны ауксоспоры и покоящиеся споры. Наиболее развиты и распространены 3 рода – род мелозира, род гиалодискус, род стефанопиксис.

Семейство талассиозировые ( Thalassiosiraceae ).

Клетки талассиозировых объединены в колонии при помощи трубковидных выростов, сцепляющихся друг с другом, или студенистых тяжей, выходящих из этих выростов; одиночными клетки бывают редко. Панцирь с пояска четырехугольный, створки круглые. У представителей некоторых родов известны покоящиеся споры. Семейство объединяет 11 родов, обитающих главным образом в морском планктоне.

Семейство косцинодисковые ( Coscinodiscaceae ).

Клетки у косцинодисковых обычно одиночные. Панцирь низкоцилиндрический, эллипсовидный или бочонковидный. Створки круглые, плоские, выпуклые, вогнутые или концентрически-волнистые, с разнообразными выростами. Включает около 10 современных и вымерших родов.

Род косцинодискус – основной род семейства, богатый видами и разновидностями (их более 300), преимущественно морскими, пелагическими и неритическими. Панцирь низкоцилиндрический, редко клиновидный. Створки плоские, выпуклые, изредка концентрически- или тангенциально-волнистые. По краям створок часто имеется кольцо мелких щелевидных выростов, а иногда 1-2 крупных выроста.

Порядок 2. Актинодисковые – Actinodiscales .

Клетки одиночные или соединены в короткие цепочки. Панцирь низкоцилиндрический или эллипсовидный. Створки в очертании круглые, эллиптические, реже треугольные или многоугольные. Структура представлена ареолами, гиалиновыми ребрами, которые делят поверхность створок на радиальные секторы. По краю створок нередко развиты шипы, на полюсах – выросты.

Порядок включает 4 семейства, из которых наиболее широко представлены в современной и ископаемой флоре Actinoptychaceae и Asterolampracea.

К семейству актиноптиховых относят несколько родов, характеризующихся одиночными клетками с низкоцилиндрическим панцирем и круглыми створками. Поверхность створок слегка вогнутая или радиально-волнистая, разделенная ребрами на 6 или более секторов.

Семейство астеролампровых включает одноклеточные диатомеи с низкоцилиндрическим панцирем. Створки у них круглые или овальные, слегка выпуклые или со слабой радиальной волнистостью. Центр створки бесструктурный, периферическая часть ареолированная и разделенная гиалиновыми участками на клиновидные секторы. Включает 2 рода.

Порядок 3. Аулакодисковые – Aulacodiscales .

Клетки одиночные, панцирь низкоцилиндрический, реже призматический. Створки в очертании круглые, редко трех-, четырехугольные, плоские или выпуклые, иногда волнистые. Структура представлена ареолами, расположенными радиальными рядами, часто образующими пучки, реже тангенциальными рядами. Имеются выросты, от одного до многих, иногда есть ребра. Порядок включает 3 семейства, преимущественно с вымершими родами.

Семейство актиноцикловых – основное семейство порядка, содержащее только один род актиноциклус. Он включает около 10 морских современных и ископаемых видов, обитающих в прибрежных, часто опресненных участках морей.

Порядок 4. Солениевые – Soleniales .

Клетки одиночные или соединены в нитевидные колонии. Панцирь удлиненно-цилиндрический, часто с многочисленными вставочными ободками различной формы, поэтому он почти всегда виден сбоку. Створки в очертании круглые или эллиптические, часто очень выпуклые, нередко в виде заостренного колпачка с шипом на вершине. Структура осень нежная, из мелких ареол, обычно невидимых в световой микроскоп.

Порядок включает 2 семейства, которые объединяют, главным образом, современные морские планктонные виды. В пресноводных водоемах часто встречаются RhizosolenialongisetaZach.

Семейство ризосолениевых – центральное семейство порядка. В его составе несколько родов. Род ризосоления – самый обширный, он объединяет главным образом планктонные морские виды. Клетки у них одиночные, реже соединены в короткие колонии при помощи центрального шипа. Панцирь часто имеет вид длинной цепочки, изредка слегка изогнутый, с многочисленными вставочными ободками. Створки обычно в виде эксцентрического колпачка с вытянутой верхушкой, заканчивающейся шипом или длинной щетинкой, реже створки слегка выпуклые с шипиком в центре или у края.

Порядок 5. Биддульфиевые – Biddulphiales .

Клетки одиночные или соединены в цепочковидные колонии щетинками, рогами и шипами. Панцирь цилиндрический или призматический, реже эллипсовидный. Створки в очертании круглые, эллиптические, трех- или многоугольные, на полюсах с выростами в виде рогов, полых шипов или с длинными щетинками. Структура из очень нежных или крупных ареол. Известны ауксоспоры, микроспоры и покоящиеся споры.

Обширный порядок, включающий 5 семейств, преимущественно морских видов. В пресноводных водоемах встречаются: ChaetocerosmulleriLemm., AtteyazachariasiiBrun.

Класс 2. Пеннатные диатомеи – Pennatophyceae .

Клетки одиночные или соединены в колонии различного типа. Панцирь симметричный по продольной оси, изопольный, реже гетеропольный, иногда дорсивентральный, редко асимметричный, с пояска линейный, таблитчатый, клиновидный, прямой, иногда S-образно изогнутый, часто со вставочными ободками и септами. Створки в очертании линейные, ланцетные, эллиптические, реже булавовидные, симметричные по отношению к продольной и поперечной плоскостям, реже по отношению только к одной из плоскостей. Структура створок симметричная, представлена мелкими или крупными ареолами, расположенными обычно параллельными рядами, которые у полюсов створки несколько сходятся или радиально расходятся к ее краям. Иногда имеются поперечные ребра, слизевые поры и одиночные щелевидные выросты, мелкие и многочисленные шипики. По продольной оси створки проходит осевое поле, в середине створки оно расширяется, образуя среднее поле. У большинства видов вдоль середины осевого поля расположен щелевидный шов, иногда он сдвинут к краю створки или находится в киле. Пресноводные и морские формы, обитающие в бентосе или на различных субстратах, единичные виды – в планктоне.

Четыре порядка, составляющие класс, различаются по степени развития шва.

Порядок 1. Бесшовные – Araphales .

Клетки одиночные или соединены в пучки, звездчатые или зигзаговидные колонии. Панцирь прямой, иногда со вставочными ободками и септами. Створки от эллиптических до линейных, иногда булавовидные. Структура створок представлена ареолами, расположенными поперечными рядами, иногда чередующимися с поперечными грубыми ребрами. Осевое поле от нитевидного до широколинейного. Шов отсутствует.

Порядок включает 2 семейства: Tabellariaceae и Fragilariaceae. В пресных водоемах распространены виды Tabellariaflocculosa (Roth) Kutz., Tabellariafenestrata (Lyngb.) Kutz., Fragilatia capucina Desm., Meridion circulare Ag., Opephora martyi Herb., Asterionella formosa Hass., Ceratoneis arcus (Ehr.) Kutz., Synedralna (Nitzsch.) Ehr.

Семейство флагилариевые. Клетки флагилариевых одиночные или собраны в колонии разной формы. Панцирь с пояска линейный, таблитчатый или клиновидный. Створки от линейных до эллиптических, реже ромбические, булавовидные или слегка изогнутые. Известно более 20 родов в современных водоемах и ископаемом состоянии.

Семейство табелляриевые . Клетки табелляриевых соединены в лентовидные или зигзаговидные цепочки, реже в вееровидные пучки. Панцирь с пояска широколинейный до таблитчатого, реже клиновиддный. Створки линейные, ланцетные, удлиненно-эллиптические, реже булавовидные. Включает около 10 родов.

Порядок 2. Одношовные – Monoraphales .

Клетки одиночные, прикрепляющиеся к субстрату нижней створкой или студенистой ножкой, реже собраны в лентовидные колонии, также прикрепляющиеся к субстрату. Панцирь прямой или изогнутый в продольном или поперечном направлении. Створки линейные до широкоэллиптических. Структура створок различная: нижняя створка имеет щелевидный шов, расположенный по продольной оси створки, верхняя – без шва, но с продольным осевым полем; обе створки с поперечными ребрами, чередующимися с поперечными рядами ареол.

Порядок включает 1 семейство Achnanthaceae, объединяющие ископаемые и современные морские и пресноводные виды: Achnantheslancelata (Breb.) Grun., EucocconeisflexellaKutz., EunotiaarcusEhr., Rhoicosphaeniacurvata (Kutz.) Grun.

Порядок 3. Двушовные – Diraphales .

Клетки большей частью одиночные, подвижные, реже собранные в лентовидные или кустиковидные колонии. Панцирь изопольный, реже гетеропольный, иногда с камерами вдоль краев ободка. Створки в очертаниях линейные до эллиптических, изредка S-образно изогнутые. Обе створки со щелевидным простым или сложным швом. Шов прямой или изогнутый, реже сигмоидный. Структура обеих створок одинаковая: из штрихов и ребер или ареол, расположенных поперечными рядами.

Обширный порядок, включающий 3 семейства. Наиболее распространенные виды: NaviculacuspidataKutz., NeidiumaffineEhr., Frustuliarhomboides (Ehr.) DeToni, Didymospheniageminata (Lyngb.) Schmidt.

Семейство навикуловые . Это одно из центральных и наиболее обширных семейств диатомей. Клетки у навикуловых одиночные или образуют кустиковидные колонии. Панцирь с пояска удлиненно-четырехугольный. Створки линейные, ланцетные, эллиптические, прямые, сигмоидные или дорсо-вентральные, с разнообразной формой концов. Семейство очень богато родами и видами, обитающими в морях, пресных и солоноватых водоемах, обычно в сублиторали.

Семейство гомфоцимбеловые . У гомфоцимбеловых клетки одиночные или образуют кустиковидные колонии, прикрепленные к субстрату студенистыми ножками. Панцирь с пояска линейный, клиновидный или эллиптический. Створки линейно-ланцетные, ладьевидные или полулунные, слегка асимметричные по продольной или поперечной оси. Шов обычно слегка изогнутый. Семейство включает 6 родов.

Порядок 4. Каналошовные – Aulonoraphales .

Клетки обычно одиночные, подвижные, реже сидячие, неподвижные, иногда бывают соединены в подвижные лентовидные или нитевидные колонии. Панцирь продольно-, поперечно- или диагональносимметричный. Створки разнообразной формы: линейные, эллиптические, круглые или полулунные. Обе створки с каналовидным швом, расположенным в киле или крыловидном выросте створки. Структура обеих створок одинаковая, представленная ареолами, ребрами и другими элементами, расположенными поперечными рядами.

Обширный порядок, включает 3 семейства: Epithemiaceae, Nitzschiaceae, Surirellacea. Представители порядка: Cylindrothecagracilis (Breb.) Grun., StenopterobiaintermediaLewis, BacillariaparadoxaGmel., Rhopalodiagibba (Ehr.) O. Mull., CampilodiscusnoricusEhr., Nitzschiaangustata (W. Sm.) Grun., Cymatopleurasolea (Breb.) W. Sm.

Жизненный цикл.

Жизненный цикл включает совокупность всех этапов (фаз, стадий) развития индивидов, в результате прохождения которых из определенных особей или их зачатков возникают новые, сходные с ними особи и зачатки, дающие начало новому жизненному циклу. У одного и того же вида водорослей, имеющих половой процесс, в зависимости от времени года и внешних условий наблюдаются разные формы размножения (бесполое и половое), при этом происходит смена ядерных фаз (гаплоидной и диплоидной).

Цикл развития диатомовых водорослей проходит в диплоидной фазе с гаметической редукцией. Мейоз происходит при образовании гамет, остальные клетки всегда диплоидные.

Вегетативное деление.

Основной способ размножения диатомовых водорослей – вегетативное деление клетки надвое. Деление обычно происходит ночью и на рассвете и осуществляется по-разному у разных видов, а также у одних и тех же видов в зависимости от условий среды. Наиболее интенсивного развития диатомовые водоросли достигают весной и осенью.

Перед делением в протопласте скапливаются капли масла, он увеличивается в размерах, раздвигает эпитеку и гипотеку так, что они соприкасаются лишь краями поясковых ободков. У многих видов митозу предшествует деление хлоропласта.

Многократные вегетативные деления приводят к постепенному уменьшению размеров клеток, получающих гипотеку материнской клетки. У некоторых видов они уменьшаются в 3 раз по сравнению с первоначальными.

Образование ауксоспор.

Восстановление первоначальных размеров клеток происходит во время прорастания покоящихся спор , покоящихся клеток и в результате полового процесса, сопровождающегося образованием ауксоспор . Считается, что до начала спорообразования клетки проходят внутреннюю перестройку, направленную на ликвидацию отклонений в метаболизме, вызванных нарушением соотношения объемов ядра и цитоплазмы в результате митотических делений. При этом происходит дифференциация клеток по их роли в репродуктивном процессе, так как не все клетки, достигшие определенного размера, переходят к спорообразованию.

У пеннатных диатомей половой процесс во всех случаях состоит в сближении двух клеток, в каждой из которых створки раздвигаются и происходит редукционное деление ядра, после чего гаплоидные ядра попарно сливаются и образуется одна или две ауксоспоры.

У центрических диатомей попарное сближение клеток отсутствует, и ауксоспора образуется из одной клетки, в которой сначала происходит деление материнского диплоидного ядра на четыре гаплоидных, два из них затем редуцируются, а два сливаются в одно диплоидное ядро и образуется ауксоспора.

Все диатомовые водоросли – диплоидные организмы, а гаплоидная фаза у них бывает только перед слиянием ядер в ауксоспоре. После оплодотворения образуется зигота, которая без стадии покоя начинает расти, увеличивается в размерах и превращается в ауксоспору («растущую спору»). При созревании ауксоспора превращается в инициальную клетку, значительно превосходящую по размерам исходную материнскую и иногда отличную от нее по форме. По положению относительно материнской клетки и связи с ней различают свободные, боковые, конечные, интеркалярные и полуинтеркалярные ауксоспоры. Диатомовые водоросли – единственная группа растительных организмов, в жизненном цикле которых есть стадия ауксоспорообразования.

Половой процесс.

У диатомовых выявлено несколько типов полового процесса.

При изогамном половом процессе в двух материнских клетках образуется по две неподвижные гаметы, которые копулируют (сливаются) попарно (виды родов AmphoraEhr., EpithemiaBreb., RhopalodiaO. Mull., SurirellaTurp.).

Анизогамный (гетерогамный) половой процесс протекает двояко. В первом случае в ходе последовательных мейотического и митотического делений в каждой материнской клетке образуется по одной подвижной и одной неподвижной гамете. Подвижные гаметы передвигаются к неподвижным и сливаются с ними. Этот тип характерен дл большинства представителей семества Naviculaceae и некоторых видов рода Nitzschia. Во втором случае в одной клетке обе гаметы неподвижные, в другой – обе подвижные, переходящие в клетку с неподвижными гаметами. Такой тип анизогамии характерен для Nfviculahalophila (Grun.) Cl. и Synedraulna (Nitzsch.) Ehr.

При оогамном половом процессе женская репродуктивная клетка (оогоний) производит одну яйцеклетку (виды рода StephanopyxisThr., MelosiravariansAg.) или две (BiddulphiamobiliensisBail.), а мужская репродуктивная клетка (сперматогоний) образует два (MelosiravariansAg.) или четыре (Biddulphiarhombus, Cyclotellasp.) сперматозоида, оплодотворяющих яйцеклетку. У центрических диатомей, в отличие от других водорослей, сначала образуется большое число мелких сперматогониев, а мейоз происходит в самый последний момент, непосредственно перед обособлением гамет. Обычно же при гаметической или спорической редукции у других водорослей сначала совершается мейоз, затем при митотических делениях увеличивается число ядер и лишь после этого формируется большое число гамет или гаплоидных зооспор.

Автогамия - особый тип полового процесса, распространенный у части диатомовых. Заключается он в том, что ядро клетки предварительно делится с мейозом на 4 ядра, два из них разрушаются, и оставшиеся два ядра сливаются, образуя вновь диплоидное ядро. Автогамия не сопровождается увеличение числа особей, а лишь их омоложением.

Клетки, связанные с половым процессом, имеют некоторые структурные отличия от обычных клеток. Так, в сперматозоидах LithodesmiumundulatumEhr. отсутствуют диктиосомы, а хлоропласты более мелкие и упрощенные; в аксонеме жгутиков сперматозоидов LithodesmiumundulatumEhr. и Pleurosira laevis (Ehr.) Compere нет двух внутренних микротрубочек, жгутики покрыты мастигонемами – волосками диаметром 11 нм.

Микроспоры и покоящиеся споры.

У многих морских планктонных диатомей в клетках возникают микроспоры – мелкие тельца, образующиеся в количестве от 8 до 16 и более, у некоторых видов их бывает и более 100.Наблюдались микроспоры со жгутиками и без жгутиков, с хлоропластами и бесцветные. Образование микроспор особенно характерно для видов рода хетоцерос (Chaetoceros), у которых наблюдалось и их прорастание.

При неблагоприятных условиях диатомовые водоросли переходят в состояние покоя. В ходе образования покоящихся клеток протопласт передвигается к одному из концов клетки и, вследствие потери клеточного сока, сильно сжимается. Жизнедеятельность этих клеток возобновляется при наступлении благоприятных условий. Некоторые пресноводные планктонные озерные виды в зимний период погружаются на дно водоемов, где пребывают в состоянии покоя и пониженной жизнедеятельности до начала вегетационного периода.

У большинства диатомей образованию покоящихся спор предшествует деление вегетативной клетки на две, каждая из которых в дальнейшем становится материнской клеткой споры. Протопласт материнской клетки сжимается, округляется, на поверхности его возникает первичная створка споры, затем вторичная, которая выдвигается своими краями в края первичной. Содержимое споры гомогенно. Структура створок споры постоянна для каждого вида и отличается от структуры вегетативной клетки. Это один из наиболее важных видовых признаков. Как правило, материнская клетка производит одну экзогенную, полуэндогенную или эндогенную спору (у RhizosoleniasetigeraBraight. – две). Зрелая экзогенная спора находится вне материнской клетки; одна створка зрелой полуэндогенной покоящейся споры включена в материнскую клетку, другая остается свободной; зрелая эндогенная покоящаяся спора находится внутри материнской клетки. Спора прорастает в вегетативную клетку, размер которой значительно превышает размер самой споры

Покоящиеся споры обычно образуют многие морские неритовые диатомеи, а также некоторые пресноводные виды. У представителей многих родов они возникают периодически как обычное явление в жизненном цикле.

Список используемой литературы:

Жизнь растений в шести томах./ Курсанов, А.Л.; Тахтаджян, А.Л.; Цицин, Н.В. и др.; гл. редактор Федоров, А.А.. – М.: Просвещение, 1977.;

Водоросли: справ./ Вассер, С.П.; Кондратьева, Н.В.; Масюк, Н.П. и др. – Киев: Наукова думка, 1989. – (Академия наук Украинской ССР институт ботаники им. Н.Г.Холодного).

Диатомовые водоросли, или диатомеи – отдел одноклеточных водорослей , отличительной особенностью клеток которых является наличие прочного кремниевого панциря. Известно около 300 родов и более 12 тысяч видов, которые распространены по всему земному шару - в водоемах, как соленых, так и пресных, на поверхности влажной почвы, камней, мха в сырой местности, т.д. Эти водоросли находять в пластах еще с юрского периода.

Диатомовые водоросли занимают доминирующие позиции в водных экосистемах в любое время года. Они являются преобладающей составляющей планктона, бентоса на глубине не более 100 метров. Места обитания бентосных диатомовых водорослей всегда связаны с каким-либо субстратом. Они перемещаются по нему или прикрепляются посредством трубочек, ножек. Наибольшего разнообразия и количества диатомеи достигают в ценозах обрастаний различных подводных субстратов, а также животных, обитающих в водоемах. Они являются господствующей группой в ценозах обрастаний среди высших растений и многоклеточных водорослей.

По способу питания подавляющее большинство диатомовых водорослей являются фототрофами, иногда встречаются миксотрофные формы, симбиотрофы и гетеротрофы.

Строение . Строение диатомовых водорослей имеет характерные особенности. Это одноклеточные одиночные либо колониальные формы. Каждая клетка покрыта прочным кремнеземным панцирем, который является заменой типичной для водорослей целлюлозной оболочки. По форме панциря все диатомеи разделены на две обширные группы: с двустороннесимметричным и с радиальносимметричным панцирем. В панцире различают две половинки: верхнюю и нижнюю. Обе створки пронизывают множественные поры, через которые происходит обмен веществ между организмом водоросли и окружающим пространством. Клетки колоний не связаны между собой, но соединены поверхностью створок панцирей.

Обязательные элементы клеток диатомей – хлоропласты. Окраска их может быть различной (от светло-желтого до бурого цвета) в зависимости от комбинации и количественного соотношения пигментов. Преобладающим является каротин, также присутствуют ксантофилл и диатомин - специфический пигмент исключительно диатомовых водорослей. Запасными питательными веществами в клетках диатомей являются липиды в виде множества капель масел. Одно крупное ядро может содержать до восьми ядрышек. Под микроскопом различимы в клетке также митохондрии, комплекс Гольджи, крупная вакуоль с клеточным соком.

Размножение . Размножение чаще всего бесполое, вегетативное, происходит делением клетки надвое в процессе митоза. Две дочерние клетки получают по одной створке панциря материнской особи, а вторую формируют самостоятельно. Возможен половой процесс у диатомовых водорослей по типу изогамии, оогамии, гетерогамии, гологамии.

Значение . Значение диатомовых водорослей в природе чрезвычайно велико. Доказано, что они, являясь ценной и наиболее многочисленной группой в составе планктона, производят до 25% органического вещества Земли. Их роль – основной источник корма и начальное звено в пищевых цепях водных животных.

В геологическом прошлом нашей планеты скопления створок диатомей сформировали крупные залежи осадочных пород – диатомитов, имеющих промышленное значение. На дне морей в настоящее время эти водоросли образуют диатомовые илы. В связи с тем, что панцири диатомей имеют правильную четкую организацию, их применяют для тестирования разрешающей способности оптических микроскопов.