Экология низших растений водоемов г. Астрахани

Так как некоторые  планктонные виды быстро отмирают, а колонии распадаются, часть  материала следует фиксировать  на месте сбора. Планктонные виды плохо подаются культивированию в стоячей воде и очень быстро (через несколько дней) отмирают. Лишь не многих планктонных представителей удается культивировать  в лабораторных условиях. В то же время многие бентосные и перефитонные виды выращивают в лаборатории.

В качестве фиксаторов чаще всего используют формалин. Он хорошо сохраняет форму клетки, но плохо ее содержание. Для фиксации используют 40 % -ый формалин в таких  количествах, чтобы его конечная концентрация в пробе составляла 4-5 % , т.е. на 9 объемов пробы добавляют 1 объем формалина. Для нейтрализации часто содержащейся в формалине муравьиной кислоты в банке добавляют по нескольку капель раствора двууглекислой соды.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГЛАВА 2.

СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ФИТОПЛАНКТОНА 

             2.1 Отдел сине-зелёные водоросли  (CYANOPHYTA) 

Сине-зелёные  водоросли (Cyanophyta), дробянки, точнее, фикохромовые дробянки (Schizophyceae), слизевые водоросли (Myxophyceae) – сколько различных названий получила от исследователей эта группа древнейших автотрофных растений! 

Сине-зелёные  водоросли встречаются во всевозможных и почти невозможных для существования  местообитаниях, по всем континентам  и водоемам Земли. 

Строение  клеток. По форме вегетативных клеток сине-зеленые водоросли можно разделить на две основные группы: 1) виды с более или менее шаровидными клетками (шаровидные, широкоэллипсоидные, груше – и яйцевидные); 2) виды с клетками, сильно вытянутыми (или сжатыми) в одном направлении (удлиненно-эллипсоидные, веретеновидные, цилиндрические – от коротко цилиндрических). Клетки живут от дельно, а иногда соединяются в колонии или образуют нити (последние также могут жить отдельно или образовывать дерновинки или студенистые колонии).

Клетки имеют  довольно толстые стенки. В сущности, протопласт окружен здесь четырьмя оболочковыми слоями: двухслойная клеточная оболочка покрыта сверху внешней волнистой мембраной, а между протопластом и оболочкой находится еще и внутренняя клеточная мембрана; внешняя мембрана и внешний слой оболочки туда не заходят.

В клеточной  оболочке хотя и содержится целлюлоза, но основную роль играют пектиновые вещества и слизевые полисахариды. У одних видов клеточной оболочки хорошо ослизняются и содержит даже пигменты; у других вокруг клеток образуется специальный слизистый чехол, иногда самостоятельный вокруг каждой клетки, но чаще сливающийся в общий чехол, окружающий группу или весь ряд клеток, называемый у нитчатых форм специальным термином – трихом. У многих сине-зелёных водорослей трихомы окружены настоящими чехлами – влагалищами. Как клеточные, так и настоящие чехлы состоят из тонких переплетающихся волокон. Они могут быть гомогенными или слоистыми: слоистость у нитей с обособленными основаниями и верхушкой бывает параллельной или косой, иногда даже воронкообразной. Настоящие чехлы растут путём наложения   новых слоев между старыми. У некоторых ностоковых (Nostoc, Anabaena) клеточные чехлы образуются путем выделения слизи через поры в оболочках. Протопласт сине-зеленых водорослей лишен оформленного ядра и раннее считался диффузным, разделенным лишь на окрашенную периферическую часть – хроматоплазму – и лишенную окраски центральную часть – центроплазму. Однако различными методами микроскопии и цитохимии, а также ультрацентрифугированием было доказано, что такое разделение может быть только условным. Клетки сине-зеленых водорослей содержит хорошо выраженные структурные элементы,  и разное их расположение обусловливает различие между центро - и хроматоплазмой.

    Пигменты, сосредоточенные в периферической  части протопласта, локализованы  в пластинчатых образованиях – ламеллах, которые располагаются в хроматоплазме по-разному: хаотично, бывают упакованы в гранулы или ориентированы радиально. Подобные системы ламелл теперь не редко называют парахроматофорами.

     В  хроматоплазме, кроме ламелл и рибосом, встречаются еще эктопласты и различного рода кристаллы. В зависимости от физиологического состояния и возраста клеток все эти структурные элементы могут сильно изменяться вплоть до полного исчезновения. Центроплазма клеток сине-зеленых водорослей состоит из гиалоплазмы и разнообразных палочек, фибрилл и гранул. Последние представляют собой хроматиновые элементы, которые окрашиваются ядерными красителями. Геалоплазма и хроматиновые элементы вообще можно считать аналогом ядра, поскольку в этих элементах содержится ДНК; они при делении клеток делятся продольно, и половинки поровну распределяются по дочерним клеткам. Но, в отличие от типичного ядра, в клетках сине-зеленых водорослей вокруг хроматиновых элементов никогда не удается обнаружить ядерной оболочки и ядрышек. Это – ядроподобное образование в клетки, и называют его нуклеоидом. В нем встречаются и рибосомы, содержащие РНК, вакуоли и полифосфатные гранулы.

      Установлено, что унитчатах форм  между летками имеются плазмодезмы. Иногда соединены между собой также системы ламелл соседних клеток. Поперечные перегородки в трихоме ни в кое случае нельзя считать кусками мертвого вещества. Это живая составная часть клетки, которая постоянно участвует в ее жизненных процессах подобно перипласту жгутиковых организмов.

      Протоплазма сине-зеленных водорослей  боле густая, чем у других групп  растений; она не подвижна и  очень редко содержит вакуоли,  наполненные клеточным соком.  Вакуоли появляются только в  старых клетках, и возникновение их всегда приводит к гибели клетки. Зато в клетках сине-зеленых водорослей часто встречаются газовые вакуоли. Это полости в протоплазме, наполненные азотом и придающие клетке в проходящем свете микроскопа черно-бурый или почти черный цвет. Встречаются они у некоторых видов почти постоянно, но есть и такие виды, у которых их не обнаруживают. Присутствие или отсутствие их часто считается таксонамически важным признаком, но, конечно, еще далеко не все о газовых вакуолях нам известно. Чаще всего встречаются они  в клетках у таких видов, которые ведут планктонный образ жизни (представители родов Anabaena, Aphanizomenon, Rivularia, Microcystis).

     Газовые  вакуоли образуются на границе  хромато - и центроплазмы и  по очертаниям совсем неправильны.  У некоторых видов, живущих в верхних слоях придонного ила, в частности у видов осциллатории, крупные газовые вакуоли располагаются в клетках по сторонам поперечных перегородок. 

       2.2 Отдел диатомовые водоросли (BACILLARIOPHYTA) 

    Диатомовые  водоросли – это совершенно особая группа одноклеточных организмов, резко отличающаяся от остальных водорослей: клетка диатомовых с наружи окружена твердой кремнеземной оболочкой, называемой панцирем. Форма этого панциря настолько разнообразна, затейлива и причудлива, а структура его настолько тонка, изящна и красива, что его можно принять за творение искусного художника. Некоторые диатомеи красотой панциря могут посмотреть с ювелирными изделиями изобретательного мастера.

    Впервые  о существовании диатомовых водорослей стало известно в начале  XVIII в., когда в практику исследований были введены микроскопы  Левенгука и сильно увеличивающая лупа.

    Эта  группа водорослей  имеет несколько  научных названий: диатомовые (Diatomeae), кремнеземные (Kieselalgae) и бациллариевые (Bacillariophyta). Первые названия они получили благодаря своему размножению делением  панциря на две половинки, второе связано с наличием у клетки  кремнеземной  оболочки и, наконец, последние название было дано по первому роду, научно описанному в 1788г., - бациллария, что обозначает «палочковидный». В русской литературе утвердилось название «диатомовые водоросли» или «диатомеи», наиболее современным научным латинским названием является Bacillariophyta.

    Благодаря  прозрачному панцирю и бурой  окраске хлоропластов диатомовые легко различить под микроскопом среди остальных одноклеточных низших водорослей.

    Диатомовые  водоросли – одноклеточные микроскопические  организмы, одиночно живущие или  объединенные в колонии различного  типа: цепочки, нити, ленты, звездочки, кустики или слизистые пленки. Колонии обычно микроскопические, но иногда макроскопические и тогда видны невооруженным глазом. Размеры клеток – от 4 до 1000 мкм, а у некоторых представителей – до 2000 мкм.

    Исследованием  клетки диатомей стали заниматься в начале прошлого столетия. При помощи светового микроскопа уже тогда удалось получить довольно полное и правильное представление о строении клетке и структуре панциря. Введение в практику альгологических исследований электронного микроскопа – трансмиссионного и сканирующего – за последние 10-15 лет позволило существенно дополнить наши знания о строении органелл клетки и тонкой структуре панциря, многие детали которой были неизвестны.

  Строение клеток. Клетка диатомовых водорослей состоит протопласта, окруженного кремнеземной оболочкой, называемой панцирем. Протопласт своим наружным уплотненным слоем (плазмалеммой) тесно примыкают к панцирю и заполняет его внутренние полости. Целлюлозной оболочки имеющейся у большинства водорослей, здесь нет. Химический анализ панциря показал, что он состоит из аморфной формы кремнезема, напоминающей по составу опал, с плоскостью 2,07. Толщина стенок панциря зависит от концентрации кремния в среде и колеблется в значительных пределах: у тонкостенных форм – от сотых до десятых долей микрометра, а у толстостенных достигает 1 – 3 мкм. Стенки панциря пронизаны мельчайшими отверстиями, обеспечивающими обмен веществ между протопластом и окружающей средой, они снабжены также различными форменными элементами, которые составляют структуру панциря и служат основными таксономическими признаками при построении системы диатомей. Панцирь и его структура различима уже при небольших увеличениях микроскопа. По форме панциря все диатомеи делятся на две группы: центрические – с радиально – симметричным панцирем и пеннатные – с  двусторонне  - симметричным панцирем.

Протопласт. Цитоплазма в клетках диатомей располагается по стенным слоем или скапливается в центре клетки или у ее полюсов. Остальные участки клетки заполнены множеством вакуолей с клеточным соком, которые иногда сливаются в одну крупную вакуолю.

Ядро обычно шаровидное и располагается чаще всего  близ центра клетки в цитоплазматическом мостике или в периферическом слое цитоплазмы  у некоторых  диатомей оно имеет H-  форму. В ядре различают от 1 до 8 ядрышек.

Хлоропласты у  диатомей довольно разнообразны по форме, величине и количеству в клетки. У большинства  центрических диатомей они мелкие, многочисленные, в форме  зерен или дисков, лишенные перенойда. Реже они более крупные, по одному или нескольку в клетке и имеют форму пластинки с ровными или изрезанными лопастными краями, с одним или несколькими перенойдами. 

                  2.3 Отдел зеленые водоросли (CHLOROPHYTA).

   Зеленые водоросли – самый обширный отдел из всех известных в настоящее время отделов водорослей. По приблизительным подсчетам сюда входят от 13000 до 20000 видов. Все они отличаются, прежде всего, чисто - зеленым цветом  своих слоевищ, сходным с окраской высших растений и вызванным преобладанием хлорофилла над другими пигментами. Из ассимиляционных пигментов у них обнаружены хлорофиллы  a и b,  ά – и β – каротины и около 10 различных ксантофиллов. У некоторых видов из стадий развития зеленая окраска клетки может маскироваться красным пигментом гематохромом, накапливающимся в запасных питательных веществах. Клетки зеленых водорослей одноядерные и многоядерные, редко голые, в большинстве с целлюлозной и пектиновой оболочкой. Запасные вещества – крахмал, реже масло.

  В морфологическом  отношении зеленые водоросли  также отличаются наибольшим  многообразием по сравнению с  другими отделами. Они могут быть  одноклеточными, ценобиальными, колониальными  и многоклеточными. У них представлены  все известные ступени морфологической дифференциации тела водорослей, кроме омебойдной и тканевой: монадная, коккойдная, пальмеллойдная, нитчатая со всеми ее разновидностями, пластинчатая и неклеточная (сифональная и сифонокладальная). Чрезвычайно велик и диапазон их размеров от мельчайших одиночных клеточек диаметром 1 – 2 мкм до макроскопических растений, измеряемых в длину  десятками сантиметров. Здесь встречаются также все основные типы бесполого и полового размножения и все основные типы смены форм развития. Большинство представителей в вегетативном состоянии гаплоидны,  некоторые диплоидны.

  Распространены  зеленые водоросли по всему  свету. Главным образом они  населяют пресные воды, где, по-видимому, возникли и прошли основные  этапы своей эволюции, но среди  них немало солоноводных и морских форм, а также представителей вневодных наземных и почвенных группировок; встречаются эпифиты, паразиты и симбионты.

   Классифицируются  зеленые водоросли до сих пор  весьма по-разному, и одной  устоявшейся системы их до  сих пор нет. Наиболее определенными единицами классификации здесь являются порядки, но в  классы их группируют в разных системах различно. Наибольшие разногласия до сих пор вызывает положение в системе двух наиболее своеобразных групп, издавна относимых к зеленым водорослям: харовых, отличающихся членисто-мутовчатым строением вегетативных частей таллома и совершенно необычным строением генеративных органов, и конъюгат, объединяемых  полным отсутствием подвижных стадий и своеобразным типом полового процесса – конъюгацией. В современных классификациях обе эти группы то включают в отдел Chlorophyta, то выделяют в самостоятельные отделы Charophyta и Conjugatophyta (Zygnematophyta, Zygophyta). В первом случае их оценивают то рангом порядка, то, как класс, а в отношении конъюгат даже и  как  подотдел. В настоящей книге харовые рассматриваются как самостоятельный отдел, но конъюгаты включены в отдел зеленных водорослей в ранге самостоятельного класса, характеризующегося более всего специфическим способом полового размножения. Остальные порядки зеленых водорослей нам представляется более естественным группировать в классы по тем основным ступеням морфологической дифференциации тела, которые они достигли, начиная от наипростейшего выражения в рамках каждой ступени и кончая наиболее сложными вариантами дающими переходы к следующему уровню.