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

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. -

Экологические группы и места обитания

Отдел диатомовые водоросли (Bacillariophyta) включает около 5000 видов.

Диатомовые водоросли, или диатомеи , — самая распространенная на Земле группа водорослей. Диатомеи обитают в соленых и пресных водоемах, на поверхности снега и в горячих гейзерах (при температуре около 85°С), во влажных почвах, на скалах и коре деревьев. Они создают около 1/2 биомассы Мирового океана, 2/3 кислорода, производимого Мировым океаном, и около 1/4 всего органического вещества на Земле.

Если на суше биомасса растений составляет 99%, а биомасса животных — всего 1%, то в океане соотношение обратное — биомасса растений составляет всего 6%, а биомасса животных — 94%, т.е. в океане биомасса животных почти в 20 раз превышает биомассу растений. Однако по правилу экологической пирамиды любое растительноядное животное должно съесть растений в 10 раз больше веса собственного тела. Это соотношение выдерживается за счет очень быстрого темпа размножения планктонных водорослей, значительную часть которых составляют диатомеи.

В благоприятных условиях диатомеи делятся 8 раз в сутки. Высокие темпы размножения спасают их от полного выедания животными.

Большая часть диатомовых водорослей, обитающих в воде, принадлежит к планктонным организмам, которые свободно парят в воде и пассивно переносятся течениями, однако в питании морских животных важная роль принадлежит и бентосным (донным) диатомовым водорослям.

Строение диатомовых водорослей

Набор фотосинтетических пигментов у диатомей — тот же, что и у . Характерная окраска представителей этого отдела, которая может варьировать от золотисто-желтой до бурой, обусловлена вспомогательными пигментами ксантофиллами (ксантином и диатомином) и другими каротиноидами.

— очень мелкие одноклеточные организмы (от 4 до 1000 мкм); иногда они образуют небольшие колонии.

Целлюлозной оболочки, характерной для клеток растений, у диатомовых водорослей нет. Цитоплазму отделяет от внешней среды только гибкая клеточная мембрана. Живут диатомеи в маленьких изящных коробочках (панцирях). Материал коробочек — аморфная окись кремния, ближе всего по составу и строению к полудрагоценному камню опалу. Стенки коробочек пронизаны дырочками (порами), поверхность которых составляет от 10 до 75% от общей поверхности панциря. Панцири диатомеи украшены выступами и могут иметь сложную, причудливую форму, что придает им сходство с ювелирными украшениями (рис. 1).

Панцирь состоит из двух половинок — донышка (гипотеки) и крышечки (эпитеки). Отсюда и название диатомовых водорослей (от греч. «диатомос» — разделенный пополам). Стенки створок диатомеи прорезает щель — шов. В области шва мембрана контактирует с водой, и пробегающие по ней колебания позволяют диатомеям активно передвигаться в толще воды и но поверхности дна. Таким образом, орган движения диатомей — шов. Жгутиков у них нет.

Размножение

Размножаются диатомеи делением. При этом одна дочерняя клетка получает в наследство крышечку, а другая — донышко, которое по размеру, естественно, меньше крышечки. Однако достраивать крышечку диатомеи не умеют. Поэтому диатомея, которой досталось «донышко», превращает его в крышечку и достраивает к ней новое донышко (но размеру оно, конечно, будет меньше крышечки) — рис. 1и. Благодаря этому своеобразному процессу размер диатомей может уменьшиться в 3 раза! Восстановление размера происходит при половом размножении.

Приступая к половому размножению, диатомеи сбрасывают створки, затем часть диатомей превращается в женские гаметы, а часть — в мужские. Мужские и женские гаметы сливаются попарно, образуя ауксоспору, которая дорастает до нормальных размеров и строит себе новый панцирь.

Диатомеи — диплоидные организмы (2n) . Гаплоидны у них только гаметы. Чередование поколений, характерное для других растительных организмов, у них отсутствует.

Рис. 1. Диатомовые водоросли (Diatomaea):

а) плеуросигма (Pleurosigma); 6) цимбелла (Cymbella); в) навикула (Navicula); г) синедра (Synedra); д) табеллярия (Tabellaria); е) диатома (Diatoma); ж) меридион (Meridion); з) центрическая водоросль циклотелла (Cyclatell); и) вегетативное размножение (митоз) у пиннулярии (Pinnularia); 1 — эпитека; 2 — гипотека; 3 — створка; 4 — поясок; 5 — шов; 6 — узелок

Экологическое значение диатомовых водорослей. Запасные вещества диатомовых водорослей

Диатомеи — основной корм многих морских и пресноводных животных, которых привлекает запасное вещество диатомей жидкое масло с запахом рыбьего жира. (Правильнее было бы сказать, что рыбий жир имеет запах масла диатомовых водорослей.) Мелкие ракообразные разгрызают опаловые коробочки диатомей, а рыбы (шпроты, сардина, сельдь, иваси, хамса, треска) глотают их целиком. Ими, в свою очередь, питаются хищные рыбы, тюлени, китообразные, морские птицы, и у всех этих животных жир приобретает специфический запах рыбьего жира. Масло диатомей, так же как и рыбий жир, богато витаминами А и D.

Кремниевые панцири диатомей опускаются на дно, образуя диатомовые илы. Из них формируются горные породы — диатомиты. Диатомит (трепел, инфузорная земля) применяется в пищевой и химической промышленности в качестве наполнителя для фильтров , в строительстве — в качестве тепло- и звукоизоляции , в литейном деле. Диатомиты могут использоваться и как полировочный материал. Пропитывая диатомит нитроглицерином, получают взрывчатое вещество — динамит.

Диатомовые водоросли, играющие исключительно важную роль в современных экосистемах, появились на Земле сравнительно недавно — в юрском периоде мезозойской эры, всего 195- 200 млн лет т.н., а современные виды — только в меловом периоде, около 100 млн лет т.н., практически одновременно с появлением на Земле первых планцентарных млекопитающих.

Диатомовые водоросли – важный элемент в организации водной системы, который гармонично соединяет свойства животных и растений. Составляющей частью является диатомей, представляющий собой клетку, которая покрыта оболочкой из кремния. Как правило, этот вид водорослей предпочитает колониальную форму жизни.

В аквариуме их жизнедеятельность отражается в виде зелено-бурого, иногда серого либо коричневого налета. Диатомовые водоросли в аквариуме имеют огромное значение в организации мировой экосистемы. Водоросли производят большой объем органической массы, что заставило производителей биоматериалов и защитников природы обратить на них внимание. Диатомовые водоросли в аквариуме – это негативное явление, от которого следует избавляться при первых признаках возникновения. Но для этого нужно поближе «познакомиться» с этим видом водорослей, чтобы понять их устройство, принципы и назначение.

Диатомеи: вид вблизи

Мощные электронные микроскопы, которые позволяют увеличивать объект в тысячи раз, позволили изучить строение панциря диатомовой клетки. Главным компонентом панциря является диоксид кремния с различными примесями алюминия, железа, магния, органических веществ. Он представляет собой внешнюю оболочку, состоящую из двух частей – створок, зачастую они надвинуты друг на друга. В зависимости от вида, створки соединены непосредственно, или имеют разделитель в виде кремнистых ободков, которые позволяют створкам раздвигаться для увеличения объема клетки.

На внешней части панциря можно увидеть тонкий покров органического вещества. Створка имеет неоднородную поверхность, здесь можно увидеть углубления, ребра, штрихи, различные ячейки. В основном это поры или камеры. Практически вся площадь панциря (75%) покрыта отверстиями. Еще можно увидеть различные наросты, изначально их цель была не ясна, но потом ученые определили, что они предназначены для объединения в колонии.

Под микроскопом удалось открыть многообразие форм панциря:

• диски;
• трубочки;
• цилиндры;
• коробочки;
• барабаны;
• веретена;
• шары;
• булавы.

Створки также представлены в большом количестве разнообразных видов. Структурные элементы составляют сложные комбинации, а ведь это только одна клетка!

Строение диатомеи

Цитоплазма выполняет защитную функцию и образует тонкий слой по периметру стенок. Есть специфический мостик, в нем находится диплоидное ядро и ядрышки. Внутриклеточное пространство полностью занимает вакуоль. Хроматофоры расположены по всей длине стенок. Они представляют собой маленькие диски и пластины. Чем меньше их размер, тем больше количество. Гетеротрофные водоросли не имеют пигментов. Автотрофные диатомеи в своих хроматофорах хранят пластиды различных цветов.

Благодаря фотосинтезу образуются в клетке не привычные углеводы, как у всех наземных растений, а липиды. Помимо жиров, которые требуются для правильной жизнедеятельности, в организме имеются дополнительные компоненты и резервные вещества, например, хризоламинарин.

Размножение

Эти водоросли размножаются двумя способами:

• вегетативным;
• половым.

Скорость размножения достаточно большая, обычно представляет собой деление пополам. Темпы напрямую зависят от условий окружения. За сутки одна клетка может образовать около 35 миллиардов новых организмов. Этот вид водорослей населяет практически любой водоем в мире, они отлично себя чувствуют в озерах, реках, морях с умеренной температурой воды, хотя их не пугают горячие источники и ледяная вода. Диатомеи составляют с остальными подобными микроскопическими растениями основу фитопланктона всего Мирового океана.

Одно из самых важных свойств диатомовых водорослей – производство кислорода.

Виды

Какие-то виды проживают на дне, другие закрепляются к субстрату, например, ко дну морских кораблей. Очень часто они объединяются в многочисленные колонии, для скрепления используются специальные выросты либо слизь. Образование в колонии не случайно, таким образом микроорганизмы стараются противостоять негативным проявлениям окружающей среды. Существуют виды диатомей, которые живут только на субстрате одного типа, например, только на брюхе кита или только на определенном растении.

Есть виды диатомей, которые свободно передвигаются (парят) в воде за счет своей малой плотности, пористого панциря, вкраплений масла. Для большего эффекта на их тельце есть длинные щетинки, которые позволяют соединяться в большие плавучие колонии. Иногда для скрепления используется слизь, она легче воды.

Главные систематические группы

В отделе Bacillariophyta находится более 10 000 видов. Ведущие биологи мира утверждают, что это число на самом деле в несколько раз больше. За последнее столетие систематика диатомей претерпела немало изменений. Причем многочисленные споры и дискуссии ведутся и сейчас, главной темой является количество классов.

Центрические диатомеи

Водоросли данного класса имеют одноклеточные, а также колониальные формы. Скруглен панцирь, он имеет радиальное строение. Хроматофоры представлены как маленькие пластинки. Диатомеи центрического класса ведут неподвижный образ жизни. Размножаются половым моногамным способом. Представители центрических диатомей были обнаружены в остатках древности по всему миру.

Порядок Coscinodiscales. Иногда живут одиночками, но в основном в виде нитевидных колоний. Форма панциря не имеет углов, отсюда и название:

• цилиндрическая;
• шаровидная;
• линзовидная;
• эллипсоидная.

Створки округленные, на них находятся различные выросты, ребра и другие особенности поверхности.

Порядок Biddulphiales. Клетки-одиночки, но иногда соединяются в многочисленные колонии, для этого используются дополнительные наросты на панцире. Кстати, панцирь имеет форму, напоминающую цилиндр либо призму. Створки круглые, как правило, эллиптической формы, в некоторых случаях многоугольные. Створки неоднородной структуры, из-за присутствия мелких неровностей и отверстий.

Род хетоцерос. Цилиндрические клетки, с большими щетинками, расположенными на створках. Щетинки позволяют объединяться в цепи нитевидного типа. Хроматофоры имеют вид больших пластинок.

Перистые диатомеи

Одноклеточные водоросли, которые нередко объединяются в колонии, имеют разнообразную форму. Панцирь представляет собой две симметричные части (створки), хотя есть виды, где прослеживается четкая асимметрия. Как правило, створка обладает перистой структурой. Хроматофоры напоминают большие пластинки. Эта форма активна, имеет различные швы щелевидного и каналовидного типа. Размножение происходит обычным половым способом, но специфическим образом, который напоминает конъюгацию.

Происхождение

Диатомеи значительно отличаются от других представителей водных растений. После тщательных исследований пигментных пластин и процесса фотосинтеза, который протекает в клетках, удалось выяснить, что происходят эти организмы от представителей жгутиковых. Эта гипотеза нашла точные доказательства в способности диатомовых водорослей перерабатывать и производить вещества органического происхождения своими разноцветными пигментами.

Роль диатомовых водорослей в аквариуме

В природных экосистемах они выполняют огромнейшую роль, поскольку являются основной частью планктона и участвуют в формировании органических веществ планеты, а после отмирания их панцири участвуют в образовании горной породы. Несмотря на такое большое значение в природе, в аквариуме диатомовые водоросли пользы не несут. Коричневые водоросли, которые образуют налет на стенках, особенно в тех местах, куда попадает меньше всего света – это диатомеи.

Диатомовые обязательно «поселяются» в новом аквариуме, по истечению нескольких дней после наполнения водой. В старых аквариумах водоросли появляются при неправильном освещении, как правило, недостаточном или сильно слабом.

Для размножения диатомовых водорослей способствуют:

• показатель рН больше 7,5;
• высокий уровень жесткости воды;
• чрезмерная концентрация соединений азота.

Вспышку развития водорослей может спровоцировать большое количество солей натрия в составе воды, обычно это происходит после лечения рыбок поваренной солью. С диатомеями следует систематически бороться, иначе они покроют все стенки искусственного водоема. Следует чистить камушки и приборы от слизи и бурых комочков, сразу после их появления. Чтобы предупредить развитие, необходимо контролировать уровень освещения, и проверять состав воды. Развитие диатомей будет проходить медленнее, если настроить освещение, и периодически очищать аквариум.

Деление. Чаще всего диатомей размножаются вегетативным делением клетки на две половины; этот процесс обычно происходит ночью или на рассвете. Темпы деления различны у разных видов и могут меняться даже у одного вида в зависимости от сезона или условий окружающей среды. Весной и в начале лета наблюдается максимальное развитие диатомовых в результате их интенсивного деления. Наличие в воде биогенных веществ способствует делению и росту диатомей.

Опыты показали, что в культуральной среде некоторые планктонные виды могут делиться до 3-8 раз в сутки. Бентосные виды делятся гораздо реже - один раз в 4 дня. Известны случаи еще более редкого деления - один раз за 25 дней. Но эти сведения не абсолютны, и темпы деления могут меняться в зависимости от широтного расположения водоема, его физико-химического режима и, конечно, от особенностей вида.

Процесс деления клетки у диатомей своеобразен из-за наличия твердого панциря. Сначала в протопласте начинают скапливаться капельки масла, а сам протопласт значительно увеличивается в объеме, вследствие чего эпитека и гипотека панциря расходятся, оставаясь соединенными только краями своих поясковых ободков. Протопласт делится на две равные части, а вместе с ним и хлоропласты. Если хлоропласт один, то он делится пополам; если их много, то в дочерние клетки сначала попадает половина их, а затем они делятся, в результате в дочерних клетках образуется исходное количество хлоропластов. Ядро делится митотически, часто с хорошо заметными хромосомами и центросомой на каждом из образовавшихся полюсов. После окончательного разделения клетки на две каждая из дочерних клеток, получившая лишь половину материнского панциря, сразу же «достраивает» недостающую половину, но обязательно внутреннюю, т. е. гипотеку. Дополнительные образования панциря - вставочные ободки, септы и другие структурные элементы - возникают вскоре после сформирования новой гипотеки. Таким образом, возникшие в результате деления две дочерние клетки оказываются по размерам несходными: одна клетка, получившая эпитеку, сохраняет размеры материнской клетки, а другая, получившая материнскую гипотеку, ставшую в новой клетке эпитекой, приобретает меньшие размеры. В результате после многократных делений происходит постепенное уменьшение размеров клеток у половины каждой данной популяции: у центрических диатомей уменьшается диаметр клеток, а у пеннатных - длина и отчасти ширина клеток. Установлено, что у некоторых видов в процессе делений размеры клеток уменьшаются почти в 3 раза по сравнению с первоначальными.

Микроспоры. У многих планктонных диатомей обнаружены так называемые микроспоры - мелкие тельца, возникающие в клетках в количестве от 8 до 16 и более, а у некоторых видов их бывает и более 100. Наблюдались микроспоры со жгутиками и без них, с хлоропластами и бесцветные. Наиболее часто микроспоры развиваются у видов рода хетоцерос (Chaetoceros), и наблюдалось даже их прорастание (рис. 90).

Процесс образования микроспор цитологически не изучен, и природа их точно не установлена.

Половой процесс и образование ауксоспор. Ауксоспорами, т. е. «растущими спорами», называют такие, которые при своем образовании сильно разрастаются и затем прорастают в клетки, резко отличающиеся по размерам от исходных. Способность образовывать ауксоспоры свойственна только диатомовым водорослям, но до сих пор не удалось еще полностью объяснить этот процесс и порождающие его причины. Образование ауксоспор, по всей вероятности, вызывается различными причинами. Согласно наиболее распространенному мнению, оно наступает вследствие многократных делений, приводящих, как это описано выше, к мельчанию клеток. Достигнув минимальных размеров, клетки развивают ауксоспоры, что приводит к восстановлению их размеров. Однако другие исследователи считают, что ауксоспорообразование связано просто со старением клеток, так как его нередко удавалось наблюдать и тогда, когда клетки еще не достигли своих минимальных размеров. С этих позиций ауксоспорообразование рассматривается как процесс «омоложения» клетки. Кроме того, есть наблюдения, свидетельствующие о развитии ауксоспор при изменении условий окружающей среды, например при резком понижении температуры воздуха или воды.

Каковы бы ни были причины, способствующие возникновению ауксоспор, установлено главное: ауксоспорообразование всегда связано с половым процессом. У диатомовых водорослей встречаются все три типа полового процесса, вообще известные у водорослей,- изогамный, анизогамный и оогамный, а также некоторые формы редуцированного полового процесса (рис. 91). 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 ядра, 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. Как в первом, так и во втором случае после слияния ядер образуется зигота, которая сразу, без стадии покоя, резко увеличивается в размерах и развивает ауксоспору. По положению и связи с материнской клеткой ауксоспоры бывают разных типов: свободная ауксоспора, конечная, боковая, интеркалярная и полуинтеркалярная (рис. 92).

После созревания ауксоспоры в ней развивается новая клетка, у которой сначала образуется эпитека, а затем гипотека. Первую клетку, возникшую из ауксоспоры, называют инициальной. По размерам она значительно превышает исходную.

Покоящиеся споры. Образованию покоящихся спор обычно предшествует или обильная вегетация вида, или наступление неблагоприятных условий. Протопласт клетки сжимается, округляется, и на его поверхности появляется сначала первичная створка споры, а затем вторичная, обе плотно соединяются краями (поясок у них отсутствует). Створки часто отличаются структурными элементами, они покрыты шипиками, выростами и некоторыми другими образованиями (рис. 93, 94). Обычно у диатомовых водорослей в клетке развивается только одна спора. Спустя определенное время покоящаяся спора, подобно ауксоспоре, увеличивается в объеме и дает начало новой клетке, вдвое большей по сравнению с исходной.

,

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

• - Образование колоний. Колонии у диатомовых водорослей бывают различных размеров и формы, это зависит как от количества общей слизи, так и от способа соединения клеток друг с другом...

  Биологическая энциклопедия

• - Бурые водоросли - один из основных источников органического вещества в прибрежной зоне, особенно в морях умеренных и приполярных поясов, где их биомасса может достигать десятков...

  Биологическая энциклопедия

• - Красные водоросли широко используются человеком в хозяйстве и быту. Многие багрянки не только съедобны, но и очень полезны...

  Биологическая энциклопедия

• - Изучением диатомовых водорослей занимаются уже почти 150 лет, за этот период была предпринята не одна попытка их систематизации...

  Биологическая энциклопедия

• - Современная система красных водорослей основывается на исследованиях крупного шведского альголога Кюлина...

  Биологическая энциклопедия

• - Клетка - основная структурная единица тела водорослей, представленных либо одноклеточными, либо многоклеточными формами...

  Биологическая энциклопедия

• - У бурых водорослей встречаются все формы размножения: вегетативное, бесполое и половое...

  Биологическая энциклопедия

• - Воспроизведение себе подобных у водорослей совершается посредством вегетативного, бесполого и полового размножения...

  Биологическая энциклопедия

• - чрезвычайно сложный и многообразный процесс, отличающий их от других групп водорослей...

  Биологическая энциклопедия

• - Диатомеи занимают совершенно исключительное по своему значению место в общем круговороте веществ в природе...

  Биологическая энциклопедия

• - Диатомовые водоросли преимущественно фотоавтотрофные организмы, которые в процессе фотосинтеза образуют органическое вещество...

  Биологическая энциклопедия

• - Клетка диатомовых водорослей состоит из протопласта, окруженного кремнеземной оболочкой, называемой панцирем...

  Биологическая энциклопедия

• - Диатомовые водоросли - сравнительно молодая группа, но ее эволюция изучена полнее многих других, так как кремнеземные панцири или створки диатомей способны сохраняться в ископаемом...

  Биологическая энциклопедия

• - Диатомовые водоросли живут повсюду. Многие из них предпочитают водоемы определенного типа, с одинаковым физико-химическим режимом; другие обитают в очень разнообразных водоемах...

  Биологическая энциклопедия

• - возникают в процессе последовательного деления одной клетки, преимущественно у видов, лишенных способности к активному движению. Клетки соединяются в колонии с помощью слизи или разл. типа выростов панциря...

  Геологическая энциклопедия

• - Оболочка диатомовых пропитана кремнеземом и неспособна растягиваться...

  Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

"Размножение диатомовых водорослей" в книгах

V. Леса бурых водорослей

V. Леса бурых водорослей

V. Леса бурых водорослей В море водоросли часто образуют почти настоящие леса. Аквалангисту, совершающему погружение около Ла-Хольи, - Монтерея, острова Сан-Хуан, Амчитки и многих других пунктов, было бы понятно, почему можно говорить о лесе. В этих местах даже по высоте

ПРИПРАВА ИЗ ВОДОРОСЛЕЙ