Альгология (ботаника)

Саргассовые водоросли

Альголо́гия (от лат. alga — морская трава, водоросль и греч. λόγος — учение) — раздел биологии, изучающий водоросли.

Альгология изу­ча­ет мор­фо­ло­гию, ана­то­мию, био­хи­мию, фи­зио­ло­гию, ге­не­ти­ку, эко­ло­гию, гео­гра­фическое рас­про­стра­не­ние во­до­рос­лей. Ве­ду­щее на­прав­ле­ние альгологии со­став­ля­ют сис­те­ма­ти­ка и фло­ри­сти­ка во­до­рос­лей — изу­че­ние ви­дов и над­ви­до­вых так­со­нов, соз­да­ние их сис­те­мы, изу­че­ние флор различных ре­гио­нов и за­ко­но­мер­но­стей их рас­про­стра­не­ния.

История

Хотя первые письменные сведения о водорослях обнаружены в древнекитайской классике, так как водоросли с древних времён использовались в пищу в приморских странах, но именно древние греки заложили основы этой науки. Латинское слово «fucus» происходит от греческого «phykoc» (водоросль). Поэтому за рубежом альгология называется фикологией.

Ста­нов­ле­ние альгологии как нау­ки на­ча­лось во 2-й половине XVIII века, ко­гда бы­ли опи­са­ны не­мно­го­численные ро­ды во­до­рос­лей на ос­но­ве их мор­фо­логических при­зна­ков (ра­бо­ты К. Лин­нея, С. Гме­ли­на и др.). Со­вер­шен­ст­во­ва­ние и вне­дре­ние мик­ро­ско­пической тех­ни­ки, рас­ши­ре­ние ме­то­дических под­хо­дов к клас­си­фи­ка­ции во­до­рос­лей спо­соб­ст­во­ва­ли за­ло­же­нию к концу XVIII века ос­нов их сис­те­ма­ти­ки. В XIX веке опи­са­но уже боль­шин­ст­во современных ро­дов во­до­рос­лей, на­ча­то изу­че­ние их раз­мно­же­ния, соз­да­ние сис­тем и фло­ри­стических сво­док. В XX веке фло­ри­стические ис­сле­до­ва­ния про­во­ди­лись в боль­шин­ст­ве ре­гио­нов зем­но­го ша­ра, бы­ли раз­ра­бо­та­ны тео­ре­тические про­бле­мы альгологии — по­ня­тие ви­да, эво­лю­ция, про­ис­хо­ж­де­ние и род­ст­вен­ные свя­зи во­до­рос­лей, за­ко­но­мер­но­сти фор­мо­об­ра­зо­ва­ния, воз­ник­но­ве­ния цик­лов раз­ви­тия; усо­вер­шен­ст­во­ва­ны прин­ци­пы клас­си­фи­ка­ции; опуб­ли­ко­ва­ны мо­но­гра­фические свод­ки по отд. груп­пам во­до­рос­лей и обоб­щаю­щие свод­ки по фло­рам.

С конца XX века в альгологию ак­тив­но вне­дря­ют­ся элек­трон­но-мик­ро­ско­пические, ге­не­тические и мо­ле­ку­ляр­ные ме­то­ды, ме­няю­щие сло­жив­шие­ся воз­зре­ния на клас­си­фи­ка­цию, про­ис­хо­ж­де­ние и эво­люционной свя­зи различных групп во­до­рос­лей. Много родов описали шведы Карл Адольф и Якоб Георг Агарды, немецкий исследователь Фридрих Трауготт Кютцинг, известный своим 20-томным атласом, содержащим до двух тысяч таблиц с изображениями морских и пресноводных водорослей. Лингби, Воше, Харви и другие исследователи описали подавляющее большинство известных в настоящее время родов водорослей; их имена стоят после соответствующих родовых названий. Этот этап носил описательный характер. Именно в этот период были заложены основы морфологической таксономии и систематики

В середине XIX века начинается бурное развитие нового направления, заключающегося в изучении клеточного строения растений и особенно их онтогенеза. Этому направлению дали наименование «научная ботаника»; 40–50-е годы XIX века ознаменовались крупнейшими открытиями в области онтогенеза водорослей, важная составная часть которого – бесполое и половое размножение.

В Рос­сии на раз­ви­тие альгологии ока­за­ли влия­ние ра­бо­ты Льва Семёновича Цен­ков­ско­го, Владимира Митрофановича Ар­ноль­ди, Константина Сергеевича Ме­реж­ков­ско­го по мор­фо­ло­гии во­до­рос­лей, Франца Ивановича Ру­прех­та, Александра Александровича Елен­ки­на, Константина Игнатьевича Мей­е­ра, Николая Николаевича Во­ро­ни­хи­на, Елены Степановны Зи­но­вой, Максимилиана Максисмилиановича Гол­лер­ба­ха, В. И. По­лян­ско­го по сис­те­ма­ти­ке и фло­ри­сти­ке. Осо­бая роль как ор­га­ни­за­то­ра на­учной кол­лек­ции во­до­рос­лей, став­шей од­ной из круп­ней­ших в ми­ре, при­над­ле­жит Елен­ки­ну.

С середины XX века развитие альгологии связано с применением электронной техники, методов биохимического анализа и чистой культуры, созданием коллекций штаммов водорослей. Современная альгология проводит морфологические, физиолого­биохимические, флористические, экологически и др. исследования водорослей. В рам­ках альгологии раз­ви­ва­ют­ся са­мо­сто­ятельной на­учной дис­ци­п­ли­ны — па­лео­аль­го­ло­гия, мор­ская альгология, поч­вен­ная альгология, фи­то­планк­то­но­ло­гия. На ба­зе фун­даментальных ис­сле­до­ва­ний раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся на­учные ос­но­вы ра­цио­наль­но­го ис­поль­зо­ва­ния во­до­рос­лей в различных от­рас­лях народного хо­зяй­ст­ва, со­хра­не­ния био­раз­но­об­ра­зия во­до­ёмов и почв, при­ро­до­охран­ные ме­ро­прия­тия.

Водоросли: общая характеристика

Водоросли — внетаксономическая группа, включающая несколько отделов и насчитывающая более 100 тыс. видов. Водоросли называют также низшими растениями, так как им не свойственно разделение тела на ткани и органы. Водоросли являются самой древней группой растений. Они прошли длительный эволюционный путь, приспосабливаясь к различным сменявшимся условиям на Земле.

Строение водорослей

По строению тела водоросли делятся на одноклеточные, колониальные и многоклеточные. Тело водорослей называется талломом, или слоевищем. У многоклеточных форм оно не разделяется на ткани и органы, но у некоторых водорослей можно обнаружить на талломе особые нитевидные выросты — ризоиды. Они служат в основном для прикрепления, но могут также выполнять функцию всасывания воды и минеральных веществ. Клетки водорослей, как и клетки других растений, окружены мембраной, а поверх неё — клеточной стенкой; имеют ядро, вакуоли с клеточным соком, другие органоиды, в том числе хлоропласты, которые у водорослей называются хроматофорами. Хроматофоры могут иметь различную форму: дисковидную, спиралевидную, чашевидную, звёздчатую и т. д. В хроматофорах обязательно содержится пигмент зелёного цвета — хлорофилл, обеспечивающий фотосинтез, а также могут содержаться пигменты других цветов: жёлтого, оранжевого, красного, бурого. От их содержания зависит окраска тела водорослей: она может быть ярко- или тёмно-зелёной, бурой, красной, розовой, золотистой.

Некоторые одноклеточные водоросли имеют жгутики и способны к активному движению.

Экологические особенности и питание водорослей

Основной способ питания водорослей — автотрофный. Но некоторые водоросли способны к гетеротрофному способу питания:

впитывая растворённые органические вещества всей поверхностью клетки (хламидомонада, хлорелла), заглатывая пищевые частицы через клеточный рот (эвглена).Несмотря на название, водоросли обитают не только в водной среде, но и на поверхности почвы, в её толще, на коре деревьев, прибрежных камнях, скалах. Существование наземных водорослей тоже тесно связано с водой, однако они довольствуются атмосферной или грунтовой влагой, росой, брызгами волн или водопадов.

Планктонные водоросли вызывают цветение водоёмов. Одноклеточные водоросли рода плеврококк часто образуют зелёный налёт на коре деревьев.

Водоросли синтезируют органические вещества в процессе фотосинтеза, всасывая воду и минеральные соли всей поверхностью тела. Но толща воды рассеивает и поглощает солнечный свет: по мере погружения световой поток уменьшается и меняется его спектр. Лучи красной части спектра практически не проникают глубже 12 м. А именно эти лучи заставляют «работать» хлорофилл. Поэтому для лучшего обеспечения фотосинтеза у многих групп глубоководных водорослей появились дополнительные пигменты, поглощающие лучи доступной синей области спектра.

Так, на глубине 20–30 м можно встретить заросли морских бурых водорослей рода Макроцистис, а красные водоросли рода Аспарагопсис способны поселяться на глубине до 60 м.

Размножение водорослей

У водорослей встречается бесполое и половое размножение.

Бесполое вегетативное размножение может осуществляться простым разделением многоклеточного организма на части (фрагментацией) или с помощью выводковых веточек или клубеньков. Бесполое размножение водорослей осуществляется также при помощи спор.

При половом размножении в клетках образуются специализированные половые клетки — гаметы, которые выходят наружу, где попарно сливаются, образуя зиготу. У некоторых водорослей специализированных половых клеток нет: образование зиготы происходит путём слияния содержимого двух вегетативных клеток. Такой половой процесс называют конъюгацией.

Значение водорослей

В Мировом океане водоросли составляют основную часть биомассы. Именно они являются главными производителями органического вещества, преобразуя в ходе фотосинтеза энергию солнечного света в энергию химических связей. Значение водорослей для человека огромно: содержащиеся в них вещества необходимы для нормального роста и развития животных и человека (к примеру, морская капуста (ламинария) отличается большим содержанием йода.)

Литература

• Альгология // А — Ангоб. — М. : Советская энциклопедия, 1969. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 1).
• Водоросли // Вешин — Газли. — М. : Советская энциклопедия, 1971. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 5).
• Ботаника. Курс альгологии и микологии. — М., 2007.
• Водоросли и лишайники. Под ред. М. М. Голлербах. — М., 1977.
• Гарибова Л. В. и др. Низшие растения. — М., Изд-во Моск. ун-та, 1975.
• Горбунова Н. П. Альгология: Учеб. пособие для вузов по спец. «Ботаника». — М.: Высш. шк., 1991. — 256 с.
• Дьяков Ю. Т. Введение в альгологию и микологию — М.: МГУ, 2000. — 192 с.
• Жизнь растений. В 6-ти т. Т. 3. Водоросли, лишайники / Под ред. А. А. Федорова. — М.: Просвещение, 1977. — 487 с.
• Курс низших растений: Учебник для студентов ун-тов / Великанов Л. Л., Гарибова Л. В. Горбунова Н. П., Горленко М. В. и др.; Под ред. М. В. Горленко. — М.: Высш. шк., 1981. — 504 с.
• Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии. — М.: Мир, 1990. — 597 с.

Ссылки

• Башкирская энциклопедия/ Альгология
• Большая российская энциклопедия/ Альгология