Я познаю мир. Ботаника - Касаткина Юлия Николаевна (читать книги полностью TXT) 📗
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.
Споровое размножение водорослей происходит с помощью мельчайших клеточек – зооспор, что означает «животные споры». Приставка зоо– подчеркивает их сходство с животноподобными простейшими – как и они, зооспоры подвижны и плавают с помощью двух жгутиков. Есть правда, водоросли, споры которых лишены жгутиков, такие споры называются просто спорами, без всяких приставок. Споры или зооспоры образуются в клетках, которые называются соответственно спорангии или зооспорангии. Выйдя наружу, подвижные или неподвижные споры дают начало новому слоевищу водоросли.
Вегетативное размножение земляники (сверху) и водоросли (снизу) «усами»
Наверное, у вас сразу же возник вопрос, зачем возникло споровое размножение, если растение может размножаться вегетативно? Дело в том, что при вегетативном размножении растение постепенно стареет. Представим, что от слоевища водоросли отделилась выводковая «почка». Ее возраст будет равен возрасту материнского растения. Чуть позже она прорастет в слоевище. С каждым месяцем возраст нового слоевища будет увеличиваться, поэтому его выводковые почки станут немного старше, чем та, которая дала начало этому слоевищу и так далее. Слоевище, которое выросло из очень старой выводковой почки, уже не может образовывать вегетативные органы размножения и отмирает, не оставив после себя потомства. Избежать такого «потомственного старения» можно с помощью споровогс размножения. При образовании (зоо)спор происходит процесс омоложения клеток. Правда, о том, как это происходит, известно пока очень мало. Проблема старения и омоложения остается одной из самых захватывающих тайн современной биологии.
