Водоросли

редактировать
Фотосинтезирующие эукариотические организмы
Водоросли Неформальный термин для разнообразной группы фотосинтезирующих эукариот Временной диапазон: мезопротерозойский - присутствует Pha. Протерозой Архей Had'n
Разнообразные водоросли, растущие на морском дне на мелководье
Разнообразие водорослей, растущих на морском дне на мелководье
Разнообразные микроскопические одноклеточные и колониальные пресноводные водоросли
Разнообразие микроскопических одноклеточных и колониальных пресноводных водорослей
Научная классификация Изменить эту классификацию
Включенные группы
Обычно исключаются:

Водоросли (; единственное число водоросль) - неформальный термин для большой и разнообразной группы фотосинтетических эукариотических организмов. Это полифилетическая группировка, включающая виды из нескольких различных клад. Включенные организмы варьируются от одноклеточных микроводорослей, таких как Chlorella и диатомовые, до многоклеточных форм, таких как гигантская водоросль, большая коричневая водоросль, которая может вырастать до 50 м в длину. Большинство из них являются водными и автотрофными и не имеют многих различных типов клеток и тканей, таких как устьица, ксилема и флоэма, которые являются найдено в наземных растениях. Самые большие и самые сложные морские водоросли называются водорослями, тогда как наиболее сложные пресноводные формы - это Charophyta, подраздел зеленых водорослей, который включает, например, Спирогира и каменная трава.

Общепринятого определения водорослей не существует. Одно определение состоит в том, что водоросли «имеют хлорофилл в качестве основного фотосинтетического пигмента и не имеют стерильного покрытия клеток вокруг их репродуктивных клеток». Хотя цианобактерии часто называют «сине-зелеными водорослями», большинство авторитетных источников исключают всех прокариот из определения водорослей.

Водоросли составляют полифилетик Группа, поскольку они не включают общего предка, и хотя их пластиды, похоже, имеют одно происхождение, от цианобактерий, они были получены разными путями. Зеленые водоросли представляют собой примеры водорослей, которые имеют первичные хлоропласты, происходящие от эндосимбиотических цианобактерий. Диатомовые и бурые водоросли являются примерами водорослей с вторичными хлоропластами, полученными из эндосимбиотических красных водорослей.

. Водоросли демонстрируют широкий спектр репродуктивных стратегий, от простых бесполых деление клеток на сложные формы полового размножения.

У водорослей отсутствуют различные структуры, характерные для наземных растений, такие как филлиды (листоподобные структуры) мохообразных, ризоидов в несосудистых растениях, а также корни, листья и другие органы, обнаруженные в трахеофитах ( сосудистые растения ). Большинство из них фототрофны, хотя некоторые из них миксотрофны, получающие энергию как от фотосинтеза, так и от поглощения органического углерода посредством осмотрофии, мизотрофии или фаготрофия. Некоторые одноклеточные виды зеленых водорослей, многие золотые водоросли, эвглениды, динофлагелляты и другие водоросли стали гетеротрофами (также называемые бесцветными или апохлорными водорослями), иногда паразитические, полностью полагающиеся на внешние источники энергии и имеющие ограниченный фотосинтетический аппарат или не имеющий его вообще. Некоторые другие гетеротрофные организмы, такие как apicomplexans, также происходят из клеток, предки которых обладали пластидами, но традиционно не считаются водорослями. В отличие от других фотосинтезирующих бактерий, таких как пурпур и зеленая сера, водоросли обладают фотосинтетическим механизмом, в конечном итоге производящим цианобактерии, которые производят кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза бактерии. Окаменелые нитчатые водоросли из бассейна Виндхья датируются периодом от 1,6 до 1,7 миллиарда лет назад.

Содержание

  • 1 Этимология и исследование
  • 2 Классификации
    • 2.1 Характеристики водорослей от основных до основных классификация
    • 2.2 История классификации водорослей
  • 3 Связь с наземными растениями
  • 4 Морфология
  • 5 Физиология
  • 6 Симбиотические водоросли
    • 6.1 Лишайники
    • 6.2 Коралловые рифы
    • 6.3 Море губки
  • 7 Жизненный цикл
  • 8 Числа
  • 9 Распространение
  • 10 Экология
  • 11 Культурные ассоциации
  • 12 Использование
    • 12,1 Агар
    • 12,2 Альгинаты
    • 12,3 Источник энергии
    • 12.4 Удобрение
    • 12.5 Питание
    • 12.6 Контроль загрязнения
    • 12.7 Полимеры
    • 12.8 Биовосстановление
    • 12.9 Пигменты
    • 12.10 Стабилизирующие вещества
  • 13 Дополнительные изображения
  • 14 См. Также
  • 15 Ссылки
  • 16 Библиография
    • 16.1 Общие
    • 16.2 Региональные
      • 16.2.1 Великобритания и Ирландия
      • 16.2.2 Австралия
      • 16.2.3 Новая Зеландия
      • 16.2.4 Европа
      • 16.2.5 Арктика
      • 16.2.6 Гренландия
      • 16. 2.7 Фарерские острова
      • 16.2.8 Канарские острова
      • 16.2.9 Марокко
      • 16.2.10 Южная Африка
      • 16.2.11 Северная Америка
  • 17 Внешние ссылки

Этимология и исследования

Единственное число водорослей - это латинское слово, означающее «морские водоросли», и оно сохраняет это значение в английском языке. этимология неясна. Хотя некоторые предполагают, что оно связано с латинским algēre, «быть холодным», нет никаких причин, по которым водоросли ассоциируются с температурой. Более вероятным источником является аллига, «связывает, переплетает».

древнегреческое слово для «водорослей» было φῦκος (phŷkos), что могло означать либо водоросли (вероятно, красные водоросли) или красный краситель на его основе. Латинизация, fūcus, означала прежде всего косметические румяна. Этимология сомнительна, но сильным кандидатом уже давно является какое-то слово, связанное с библейским פוך (pūk), «краска» (если не само слово), косметической тени для век, которую использовали древние египтяне и другие жители востока. Средиземноморье. Это может быть любой цвет: черный, красный, зеленый или синий.

Соответственно, современное изучение морских и пресноводных водорослей называется психологией или альгологией, в зависимости от того, греческое или Используется латинский корень. Название фукус встречается в ряде таксонов.

Классификаций

Комитет по Международному кодексу ботанической номенклатуры рекомендовал определенные суффиксы для использования в классификации водорослей. Это -phyta для подразделения, -phyceae для класса, -phycideae для подкласса, -ales для порядка, -inales для подотряда, -aceae для семейства, -oidease для подсемейства, основанное на греческом языке название для рода. и название вида на латинском языке.

Основные характеристики водорослей для первичной классификации

Первичная классификация водорослей основана на определенных морфологических особенностях. Основными из них являются (а) пигментный состав клетки, (б) химическая природа хранимых пищевых материалов, (в) вид, количество, точка вставки и относительная длина жгутиков на подвижной клетке, (г) химический состав. клеточной стенки и (д) наличие или отсутствие четко организованного ядра в клетке или любых других важных деталей клеточной структуры.

История классификации водорослей

Хотя Карол Линней (1754) включил водоросли вместе с лишайниками в свой 25-й класс Cryptogamia, он не стал подробно останавливаться на классификации водорослей..

Жан-Пьер Этьен Воше (1803) был, пожалуй, первым, кто предложил систему классификации водорослей, и он выделил три группы: Conferves, Ulves и Tremelles. В то время как Иоганн Генрих Фридрих Линк (1820) классифицировал водоросли на основе цвета пигмента и структуры, Уильям Генри Харви (1836) предложил систему классификации на основе среда обитания и пигмент. Дж. Г. Агард (1849–1898) разделил водоросли на шесть отрядов: Diatomaceae, Nostochineae, Confervoideae, Ulvaceae, Floriadeae и Fucoideae. Примерно в 1880 году водоросли вместе с грибами были сгруппированы в Thallophyta, подразделение, созданное Эйхлером (1836). Ободренные этим, Адольф Энглер и Карл А.Е. Прантл (1912) предложили пересмотренную схему классификации водорослей и включили грибы в водоросли, поскольку они считали, что грибы произошли от водорослей.. Схема, предложенная Энглером и Прантлом, резюмируется следующим образом:

  1. Schizophyta
  2. Phytosarcodina
  3. Flagellata
  4. Dinoflagellata
  5. Bacillariophyta
  6. Conjugatae
  7. Chlorophyceae
  8. Charophyta
  9. Phaeophyceae
  10. Rhodophyceae
  11. Eumycetes (Fungi)
Ложноцветный сканирующий электрон микрофотография одноклеточного кокколитофора Gephyrocapsa oceanica

Водоросли содержат хлоропласты, сходные по структуре с цианобактериями. Хлоропласты содержат кольцевую ДНК, как у цианобактерий, и интерпретируются как представляющие восстановленные эндосимбиотические цианобактерии. Однако точное происхождение хлоропластов у разных линий водорослей разное, что отражает их приобретение во время различных эндосимбиотических событий. В таблице ниже описан состав трех основных групп водорослей. Их родственные отношения показаны на рисунке в правом верхнем углу. Многие из этих групп содержат некоторых членов, которые больше не фотосинтезируют. Некоторые сохраняют пластиды, но не хлоропласты, тогда как другие полностью утратили пластиды.

Филогения на основе пластид ненуклеоцитоплазматической генеалогии:

Цианобактерии

Глаукофиты

родопласты

Родофиты

Гетероконты

Криптофиты

584Гаптофиты>хлоропласты

Euglenophytes

Chlorophytes

Charophytes

Наземные растения (Embryophyta)

Chlorarachniophytes

Принадлежность к супергруппеЧленыэндосимбионт Резюме
/. Archaeplastida Cyanobacteria Эти водоросли имеют «первичные» хлоропласты, то есть хлоропласты окружены двумя мембранами и, вероятно, развиваются через единичное эндосимбиотическое событие. Хлоропласты красных водорослей содержат хлорофиллы a и c (часто) и фикобилины, а хлоропласты зеленых водорослей содержат хлоропласты с хлорофиллами a и b без фикобилинов. Наземные растения имеют пигмент, аналогичный пигментам зеленых водорослей, и, вероятно, произошли от них, поэтому Chlorophyta является родственным таксоном растений; иногда Chlorophyta, Charophyta и наземные растения группируются вместе как Viridiplantae.
Excavata и Rhizaria Зеленые водоросли

Эти группы включают зеленые хлоропласты, содержащие хлорофиллы а и b. Их хлоропласты окружены четырьмя и тремя мембранами соответственно и, вероятно, были сохранены от проглоченных зеленых водорослей.

Chlorarachniophytes, принадлежащие к типу Cercozoa, содержат небольшой нуклеоморф, который является реликтом ядра водоросли.

Эвглениды, которые принадлежат к типу Euglenozoa, живут в основном в пресной воде и имеют хлоропласты только с тремя мембранами. Эндосимбиотические зеленые водоросли могли быть приобретены в результате мизоцитоза, а не фагоцитоза.

Chromista и Alveolata Красные водоросли

В этих группах есть хлоропласты, содержащие хлорофиллы а и с и фикобилины. Форма варьируется от растения к растению; они могут быть дискообразными, пластинчатыми, сетчатыми, чашевидными, спиралевидными или ленточными. У них есть один или несколько пиреноидов для сохранения белка и крахмала. Последний тип хлорофилла неизвестен ни для каких прокариот или первичных хлоропластов, но генетическое сходство с красными водорослями предполагает наличие здесь связи.

В первых трех из этих групп (Chromista) хлоропласт имеет четыре мембраны, сохраняя нуклеоморф в криптомонад, и они, вероятно, имеют общего пигментированного предка, хотя другие свидетельства ставят под сомнение наличие гетероконтов, Haptophyta и криптомонады на самом деле более тесно связаны друг с другом, чем с другими группами.

Типичный хлоропласт динофлагеллят имеет три мембраны, но существует значительное разнообразие хлоропластов внутри группы и ряд эндосимбиотических события очевидно произошли. Apicomplexa, группа близкородственных паразитов, также имеет пластиды, называемые апикопластами, которые не являются фотосинтетическими, но, по-видимому, имеют общее происхождение с хлоропластами динофлагеллят.

титульный лист книги Гмелина Historia Fucorum, датированный 1768 годом

Линней, в Species Plantarum (1753), отправной точке современной ботанической номенклатуры, выделено 14 родов водорослей, из которых только четыре в настоящее время считаются водорослями. В статье Линней описал среди животных роды Volvox и Corallina, а также вид Acetabularia (как Madrepora ).

В 1768 г. Сэмюэл Готтлиб Гмелин (1744–1774) опубликовал Historia Fucorum, первую работу, посвященную морским водорослям, и первую книгу по морской биологии, которую можно было использовать. тогдашняя новая биномиальная номенклатура Линнея. Он включал сложные иллюстрации морских водорослей и морских водорослей на складчатых листьях.

W. Х. Харви (1811–1866) и Ламуру (1813) были первыми, кто разделил макроскопические водоросли на четыре подразделения в зависимости от их пигментации. Это первое использование биохимического критерия в систематике растений. Четыре подразделения Харви: красные водоросли (Rhodospermae), бурые водоросли (Melanospermae), зеленые водоросли (Chlorospermae) и Diatomaceae.

В это время микроскопические водоросли были обнаружены и описаны другой группой исследователей (например,, OF Müller и Ehrenberg ) изучают Infusoria (микроскопические организмы). В отличие от макроводорослей, которые явно рассматривались как растения, микроводоросли часто считались животными, потому что они часто подвижны. Даже неподвижные (кокковидные) микроводоросли иногда рассматривались просто как стадии жизненного цикла растений, макроводорослей или животных.

Хотя они использовались как таксономическая категория в некоторых додарвиновских классификациях, например, Linnaeus (1753), de Jussieu (1789), Horaninow (1843), Agassiz (1859), Wilson Cassin (1864), в дальнейших классификациях «водоросли» рассматриваются как искусственная полифилетическая группа.

На протяжении 20 века большинство классификаций рассматривали следующие группы как подразделения или классы водорослей: цианофиты, родофиты, хризофиты, ксантофиты, бациллариофиты, феофиты, пиррофиты (криптофиты и динофиты ), эвгленофиты и хлорофиты. Позже было обнаружено много новых групп (например, Bolidophyceae ), а другие были отделены от более старых групп: харофиты и глаукофиты (из хлорофитов), многие гетероконтофиты (например, синурофиты из хризофитов или эустигматофиты из ксантофитов), гаптофиты (из хризофитов) и хлорахниофиты (из ксантофитов).

С отказом от дихотомической классификации растений и животных, большинство групп водорослей (иногда все) были включены в Протиста, позже также оставленные в пользу Eukaryota. Однако, как наследие старой схемы жизнедеятельности растений, некоторые группы, которые в прошлом также рассматривались как простейшие, по-прежнему имеют дублированные классификации (см. амбирегнальные простейшие ).

Некоторые паразитические водоросли (например, зеленые водоросли Prototheca и Helicosporidium, паразиты многоклеточных животных или Cephaleuros, паразиты растений) изначально были классифицируются как грибы, sporozoans или protistans из incertae sedis, в то время как другие (например, зеленые водоросли Phyllosiphon и Rhodochytrium, паразиты растений, или красные водоросли Pterocladiophila, и паразиты других красных водорослей, или динофлагелляты Oodinium, паразиты рыб) имели свои о родстве с водорослями предположили рано. В других случаях некоторые группы первоначально были охарактеризованы как водоросли-паразиты (например, Chlorochytrium ), но позже рассматривались как эндофитные водоросли. Некоторые нитчатые бактерии (например, Beggiatoa ) первоначально считались водорослями. Кроме того, такие группы, как apicomplexans, также являются паразитами, происходящими от предков, которые обладали пластидами, но не входят ни в одну группу, традиционно рассматриваемую как водоросли.

Связь с наземными растениями

Первые наземные растения, вероятно, произошли от мелководных пресноводных харофитных водорослей, как и чара почти 500 миллионов лет назад. Вероятно, они имели изоморфное чередование поколений и, вероятно, были нитевидными. Окаменелости изолированных спор наземных растений предполагают, что наземные растения могли существовать около 475 миллионов лет назад.

Морфология

водоросли экспонируются в Аквариуме Монтерей-Бей: Три- размерный многоклеточный слоевище

Демонстрируется ряд морфологий водорослей, а конвергенция признаков в неродственных группах является обычным явлением. Единственные группы, демонстрирующие трехмерные многоклеточные талломы, - это красные и коричневые, а также некоторые хлорофиты. Апикальный рост ограничен подмножествами этих групп: флоридофит красных, различных коричневых и харофитов. Форма харофитов сильно отличается от красных и коричневых, потому что у них есть отдельные узлы, разделенные междоузлиями «стеблями»; в узлах встречаются мутовки ветвей, напоминающие хвощи. Концептаклы - еще один полифилетический признак; они встречаются в коралловых водорослях и Hildenbrandiales, а также в коричневых.

Большинство более простых водорослей одноклеточные flagellates или амебоиды, но колониальные и неподвижные формы развились независимо среди нескольких групп. Некоторые из наиболее распространенных организационных уровней, более одного из которых могут встречаться в жизненном цикле вида, - это

  • Колониальный : небольшие регулярные группы подвижных клеток
  • Капсоид: отдельные неподвижные клетки, встроенные в слизь
  • Коккоид: отдельные неподвижные клетки с клеточными стенками
  • Пальмеллоид: неподвижные клетки, внедренные в слизь
  • Нитчатые: нить неподвижные клетки, соединенные вместе, иногда ветвящиеся
  • Паренхиматозные: клетки, образующие слоевище с частичной дифференцировкой тканей

В трех линиях были достигнуты даже более высокие уровни организации с полной дифференцировкой тканей. Это бурые водоросли, некоторые из которых могут достигать 50 м в длину (водоросли ), красные водоросли и зеленые водоросли. Наиболее сложные формы встречаются среди харофитных водорослей (см. Charales и Charophyta ) в линии, которая в конечном итоге привела к появлению высших наземных растений. Инновация, которая определяет эти растения без водорослей, - это наличие женских репродуктивных органов с защитными слоями клеток, которые защищают зиготу и развивающийся эмбрион. Следовательно, наземные растения упоминаются как Эмбриофиты.

Физиология

Многие водоросли, особенно представители Characeae, служили модельными экспериментальными организмами для понимания механизмов обнаружены водопроницаемость мембран, осморегуляция, солевая толерантность, поток цитоплазмы и генерация потенциалов действия.

фитогормонов не только у высших растений, но и у водорослей.

Симбиотические водоросли

Некоторые виды водорослей образуют симбиотические отношения с другими организмами. В этих симбиозах водоросли поставляют фотосинтаты (органические вещества) организму-хозяину, обеспечивая защиту клеток водорослей. Организм-хозяин получает часть или все свои потребности в энергии от водорослей. Примеры:

Лишайники

Скальные лишайники в Ирландии

Лишайники определены Международной ассоциацией лихенологии как «ассоциация гриба и фотосинтезирующего симбионт, в результате которого образуется устойчивое вегетативное тело со специфической структурой ». Грибки, или микобионты, в основном происходят из Ascomycota с некоторыми из Basidiomycota. В природе они не встречаются отдельно от лишайников. Когда они начали встречаться, неизвестно. Один микобионт ассоциируется с одним и тем же видом фикобионтов, реже двумя, из зеленых водорослей, за исключением того, что в качестве альтернативы микобионт может ассоциироваться с одним видом цианобактерий (поэтому «фотобионт» - более точный термин). Фотобионт может быть связан со многими различными микобионтами или может жить независимо; соответственно, лишайники названы и классифицированы как виды грибов. Ассоциация называется морфогенезом, потому чтолишайник имеет форму и возможности, обладают не только одними видами симбионтов (их можно использовать экспериментально). Фотобионт, возможно, запускает в противном случае латентные гены у микобионта.

Trentepohlia - пример распространенного во всем мире зеленых водорослей, которые могут расти сами по себе или подвергаться лихенизации. Таким образом, лишайники имеют часть среды обитания и часто похожи по внешнему виду со специализированными видами водорослей (аэрофитов ), растущими на открытых поверхностях, таких как стволы деревьев и камней, и иногда обесвечивающие их.

Коралловые рифы

Флоридский коралловый риф

Коралловые рифы скопились из известных экзоскелетов морских беспозвоночных отряд Склерактиния (каменистые кораллы ). Эти животные метаболизируют сахар и кислород для получения энергии для своих процессов построения клеток, включая секрецию экзоскелета с водой и двуокись углерода в качестве побочных продуктов. Динофлагелляты (протисты водорослей) часто являются эндосимбионтами в клетках морских беспозвоночных, образующих кораллы, где они ускоряют метаболизм клетки-хозяева, вырабатывающие сахар и кислород, немедленно предоставляемые в процессе фотосинтеза с использованием падающего света и углекислого газа, выделяемого газа.. Рифообразующие каменные кораллы (герматипные кораллы ) требуют, чтобы эндосимбиотические водоросли из рода Симбиодиниум находились в здоровом состоянии. Утрата симодиниума из организма хозяина известна как обесцвечивание кораллов, состояние, которое приводит к ухудшению состояния рифа.

Морские губки

Эндосимбионтные зеленые водоросли обитают на поверхности некоторых губок, например губок из панировочных сухарей (Halichondria panicea ). Таким образом, водоросль защищена от хищников; губка снабжена кислородом и сахаром, которые могут составлять от 50 до 80% роста губок у некоторых видов.

Жизненный цикл

Rhodophyta, Chlorophyta и У Heterokontophyta, трех основных подразделений водорослей , есть жизненные циклы, которые имеютют большие вариации и сложность. В общем, существует бесполая фаза, когда клетки морских водорослей диплоидные, половая фаза, когда клетки гаплоидные, за что следует слияние мужской и женской гамет. Бесполое размножение позволяет эффективно увеличивать популяцию, но возможны меньшие вариации. Обычно при половом размножении одноклеточных и колониальных водорослей две специализированные, сексуально совместимые гаплоидные гаметы вступают в физический контакт и сливаются, образуя зиготу. Для обеспечения успешного спаривания развития и выпуска гамет строго синхронизируется и регулируется; феромоны могут играть ключевую роль в этих процессах. Половое размножение допускает большее разнообразие и дает преимущество рекомбинационной репарации повреждений ДНК во время мейоза, ключевой стадии полового цикла. Однако половое размножение обходится дороже, чем бесполое. Было показано, что мейоз встречается у многих различных видов водорослей.

Числа

Водоросли на прибрежных скалах в Шихтипинг в Тайване

Коллекция водорослей национального фонда США Гербарий (расположена в Национальном музее естественной истории ) составляет примерно из 320 500 использованных образцов, что, хотя и не является исчерпывающей (исчерпывающей коллекции не существует), дает представление о порядке количества видов водорослей. (это число остается неизвестным). Оценки сильно разнятся. Например, согласно одному стандартному учебнику, на Британских островах в отчете Руководящей группы по биоразнообразию Великобритании насчитывается 20 000 видов водорослей в Великобритании. Другой контрольный список сообщает только о 5000 разновидностей. Относительно разницы примерно в 15 000 видов в тексте делается вывод: «Потребуется много подробных полевых исследований, прежде чем можно будет дать надежную оценку общего числа видов...»

Региональные и групповые оценки имеют также было произведено:

  • 5000–5500 видов красных водорослей по всему миру
  • «около 1300 в австралийских морях»
  • 400 видов морских водорослей для западного побережья Южной Африки и 212 видов от побережья Квазулу-Натал. Некоторые из них являются дубликатами, так как ареал простирается по обоим побережьям, и всего зарегистрировано, вероятно, около 500 видов. Большинство из них занесено в Список водорослей Южной Африки. Сюда не входят фитопланктон и корковые кораллины.
  • 669 морских видов из Калифорнии (США)
  • 642 в контрольном списке Великобритании и Ирландии

и так далее, но из-за отсутствия какой-либо научной основы или надежных источников эти цифры не вызывают большего доверия, чем британские, упомянутые выше. В большинстве оценок также не учитываются микроскопические водоросли, такие как фитопланктон.

По последним оценкам, во всем мире насчитывается 72 500 видов водорослей.

Распространение

Распространение видов водорослей было достаточно хорошо с момента основания фитогеографии в середине 19 века. Водоросли распространены главным образом за счет распространения спор аналогично распространению семенами и спорами. Это распространение может осуществляться воздухом, водой или другими организмами. Благодаря этим споры можно найти в различных средах: пресных и морских водах, воздухе, почве, а также внутри или на других организмах. Превратится ли спора в организме, зависит от сочетания видов и условий окружающей среды, в которые спора попадает.

Споры пресноводных водорослей разносятся в основном проточной водой и ветром, а также живыми переносчиками. Однако не все водоемы могут переносить все виды водорослей, поскольку химический состав некоторых водоемов ограничивает водоросли, которые могут выжить в них. Морские споры часто распространяются океанскими течениями. Океанская вода представляет собой множество совершенно разных сред в зависимости от температуры и наличия питательных веществ, в результате чего образуются фитогеографические зоны, регионы и провинция.

В некоторой степени распространения водорослей подвержено флористическим разрывам, выявленным географическими особенностями, такими как Антарктида, большие расстояния или суши. Таким образом, можно идентифицировать виды, встречающиеся по местности, например, «Тихоокеанские водоросли» или «Водли Северного моря». Когда они находятся за пределами своей местности, обычно возможно предположение о транспортном механизме, таком корпусе кораблей. Например, таким образом Ulva reticulata и U. fasciata путешествовали с материка на Гавайи.

Составление карт возможно только для избранных видов: «есть много достоверных примеров ограниченного распределения». Например, Clathromorphum - это арктический род, который не нанесен на карту далеко к югу оттуда. Однако ученые считают общие данные недостаточными из-за «проведения таких исследований».

Экология

Фитопланктон, Озеро Тюдзэндзи

Водоросли широко распространены в водоемах, обычно в земных условиях и встречаются в необычных условиях, таких как снег и лед. Водоросли растут в основном на мелководье, глубине до 100 м (330 футов); однако некоторые, такие как Navicula pennata, были зарегистрированы на глубине 360 м (1180 футов). Тип водорослей, Ancylonema nordenskioeldii, был обнаружен в Гренландии в районах, известных как «Темная зона», что привело к увеличению скорости таяния ледяного покрова. Такие же водоросли были обнаружены в итальянских Альпах после того, как на некоторых участках ледника Пресена появился розовый лед.

Различные виды водорослей играют важную роль в водной экологии. Микроскопические формы, которые живут во взвешенном состоянии в толще воды (фитопланктон ), обеспечивают пищевую основу для многих морских пищевых цепей. При очень высокой плотности (цветение водорослей ) эти водоросли могут обесцвечивать воду и вытеснять, отравлять или удушать другие формы жизни.

Водоросли можно использовать в качестве индикаторных организмов для мониторинга загрязнения в различных водных системах. Во многих случаях метаболизм водорослей чувствителен к различным загрязнителям. Из-за этого видовой состав популяций водорослей может изменяться в составе химических загрязнителей. Чтобы конструкции эти изменения, водоросли можно отобрать из окружающей среды и относительно легко сохранить в лабораториях.

В зависимости от среды обитания водоросли можно разделить на следующие категории: водные (планктонный, бентосный, морской, пресноводный, линзовидный, лотический ), наземный, воздушный (субаэральный), литофитный, галофитный (или эвригалинный ), псаммон, термофильный, криофильный, эпибионт (эпифитный, эпизоический ), эндосимбионт (эндофитный, эндозойский), паразитический, кальцифильный или лихенический (фикобионт).

Культурные ассоциации

В классическом китайском слово используется как для « водорослей », так и (в скромной традиции имперских ученых ) для« литературного таланта ». Третий остров в озере Куньмин рядом с Летним дворцом в Пекине известен как Заоцзянь Тан Дао, что одновременно означает «Остров Зала для наблюдения за водорослями» и «Остров Зал размышлений о литературном таланте».

Использует

Сбор водорослей

Агар

Агар, студенистое вещество, полученное из красных водорослей, имеет ряд коммерческих применений. Это хорошая среда для выращивания бактерий и грибков, поскольку большинство микроорганизмов не могут переваривать агар.

Альгинаты

Альгиновая кислота или альгинат извлекается из бурых водорослей. Его применение варьируется от желирующих агентов в пищевых продуктах до медицинских повязок. Альгиновая кислота также использовалась в области биотехнологии в качестве биосовместимой среды для инкапсуляции и иммобилизации клеток. Молекулярная кухня также использует это вещество из-за его желирующих свойств, благодаря которым оно становится средством доставки ароматизаторов.

От 100 000 до 170 000 влажных тонн Macrocystis ежегодно собирают в Нью-Мексико для экстракции альгината и корма для морского ушка.

Источник энергии

Чтобы быть конкурентоспособным и независимым от меняющейся поддержки со стороны (местной) политики в долгосрочной перспективе, биотопливо должно равняться или превосходить уровень затрат на ископаемое топливо. Здесь топливо на основе водорослей имеет большие перспективы, что напрямую связано с потенциалом производства большего количества биомассы на единицу площади в год, чем любая другая форма биомассы. Точка безубыточности для биотоплива на основе водорослей, по оценкам, наступит к 2025 году.

Удобрения

Удобряемые водорослями сады на Инишире

На протяжении веков морские водоросли использовались в качестве удобрения; Джордж Оуэн из Хенлис писал в 16 веке о плавающих сорняках в Южном Уэльсе :

Эту руду они часто собирают и кладут на большие кучи, где она гниет и гниет, и сильный и отвратительный запах; будучи настолько гнилыми, они бросают на землю, как и свой навоз, и из него дают хорошие зерна, особенно ячмень... После весенних тид или больших морских оснасток они тащат его в мешках на конских спинах и несут те же три, четыре или пять миль, и бросить его на землю, которая намного лучше подходит для выращивания кукурузы и травы.

Сегодня водоросли используются людьми во многих отношениях; например, как удобрения, почвенные кондиционеры и корм для скота. Водные и микроскопические виды выращиваются в чистых резервуарах или прудах и либо собираются, либо используются для обработки стоков, перекачиваемых через пруды. Альгакультура в крупных масштабах является важным видом аквакультуры в некоторых местах. Maerl обычно используется в качестве кондиционера почвы.

Питание

Дульсе, разновидность съедобных морских водорослей

Естественно растущие водоросли являются важным источником пищи, особенно в Азии. Они содержат много витаминов, включая: A, B1, B2, B6, ниацин и C, и богаты йодом, калием, железом, магний и кальций. Кроме того, коммерчески культивируемые микроводоросли, включая водоросли и цианобактерии, продаются как пищевые добавки, такие как спирулина, Chlorella и добавка с витамином С от Dunaliella с высоким содержанием бета-каротина.

Водоросли являются национальной пищей многих стран: Китай потребляет более 70 видов, в том числе жирный чой, цианобактерию, которая считается овощем; Япония, более 20 видов, таких как нори и аонори ; Ирландия, dulse ; Чили, кочаюйо. Умывальник используется для приготовления умывальника в Уэльсе, где он известен как бара лоур; в Корее, гим. Он также используется вдоль западного побережья Северной Америки от Калифорнии до Британской Колумбии, на Гавайях и маори из Новой Зеландии. морской салат и баддерлоки - ингредиенты салатов в Шотландии, Ирландии, Гренландии и Исландии. Водоросли считаются потенциальным решением мировой проблемы голода.

Масла некоторых водорослей содержат высокий уровень ненасыщенных жирных кислот. Например, Parietochloris incisa очень богат арахидоновой кислотой, достигая 47% от пула триглицеридов. Некоторые разновидности водорослей, одобренные вегетарианством и веганством, содержат длинноцепочечные незаменимые жирные кислоты омега-3, докозагексаеновую кислоту (DHA) и эйкозапентаеновая кислота (EPA). Рыбий жир содержит омега-3 жирные кислоты, но исходным продуктом являются водоросли (в частности, микроводоросли), которые поедаются морскими обитателями, такими как веслоногие рачки, и передаются вверх по пищевой цепочке. Льняное масло, которое содержит только короткоцепочечные альфа-линоленовая кислота, могут получить длинноцепочечные EPA и DHA из других вегетарианских источников, такие как льняное масло. (ALA).

Контроль загрязнения

  • Сточные воды можно обрабатывать с помощью водорослей, сокращая использование большого количества токсичных химикатов, которые в ужасе потребовались бы.
  • Водоросли можно использовать для улавливания удобрений в стоках с ферм. При последующем сборе обогащенные водоросли можно использовать в качестве удобрения.
  • Аквариумы и пруды можно фильтровать с помощью водорослей, которые поглощают питательные вещества из воды с помощью устройства, называемого очистителем водорослей, также известным как скруббер для водорослей.

Служба сельскохозяйственных исследований ученые получают, что 60–90% стока азота и 70–100% стока фосфора могут быть уловлены с помощью горизонтального очистителя водорослей, также называемого водорослями. газоочиститель (АТС). Ученые разработали ATS, состоящие из мелких 100-футовых дорожек из нейлоновой сетки, где могут образовываться колонии водорослей, и изучали его эффективность в течение трех лет. Они создают, что водоросли можно легко использовать для уменьшения потока питательных веществ с сельскохозяйственных полей и повышения качества воды, текущих в, ручьи и океаны. Исследователи собрали и изучили богатые питательные вещества водоросли из САР и изучили его возможности в качестве органического удобрения. Они представляют, что ростки огурцов и кукурузы при использовании удобрений САР так же хорошо, как и при использовании коммерческих удобрений. Очистители водорослей, использующие версию с восходящим потоком или вертикальным водопадом, теперь также используются для фильтрации аквариумов и прудов.

Полимеры

Из водорослей могут быть созданы различные полимеры, которые могут быть особенно полезны при создании биопластиков. К ним гибридные пластмассы, пластмассы на основе целлюлозы, полимолочная кислота и биополиэтилен. Несколько компаний начали коммерческое производство полимеров из водорослей, в том числе для использования в шлепанцах и досках для серфинга.

Биоремедиация

Было замечено, что водоросли колонизируют силиконовые смолы, используемые на археологических раскопках; биоразложение синтетического вещества.

Пигменты

Природные пигменты (каротиноиды и хлорофиллы ) вырабатываемые водоросли, могут быть использованы в качестве альтернативы химическим красителям и красителям. Присутствие некоторых индивидуальных пигментов водорослей, вместе с определенными соотношениями концентраций пигментов, зависит от таксона: анализ их концентраций с помощью различных аналитических методов, в частности высокоэффективной жидкостной хроматографии, может дать глубокое понимание таксономических составов и относительная численность популяций естественных. водорослей в пробах морской воды.

Стабилизирующие вещества

Каррагинан из красной водоросли Chondrus crispus используется в качестве стабилизатора в молочных продуктах.

Дополнительные изображения

См. Также

Ссылки

Библиография

>ние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы, связанные с Водоросли.
Wikispecies содержит информацию, относящуюся к Водоросли
Последняя правка сделана 2021-06-10 22:33:44
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru