Строение и образ жизни зеленой эвглены: Жгутиконосцы — урок. Биология, 7 класс.

Одноклеточные водоросли: особенности строения. Представители одноклеточных водорослей — общество

Видео: Паразиты: Простейшие (классификация, строение, жизненный цикл)

Содержание

• Водоросли: общая характеристика
• Особенности строения одноклеточных водорослей
• Распространение и места обитания
• Размножение и образ жизни
• Особенности строение зеленых одноклеточных водоросли
• хламидомонада
• хлорелла
• Эвглена зеленая
• Плеврококк
• Диатомеи
• Красные водоросли
• Порфиридиум
• Хроцеза

Подводный мир всегда привлекал людей своей яркостью, небывалой красотой , разнообразие и неизведанные тайны. Удивительные животные, удивительные растения разных размеров — все эти необычные организмы никого не оставляют равнодушными. Помимо видимых глазу крупных представителей флоры, есть еще и мельчайшие, видимые только под микроскопом, но от этого не теряющие своего значения и значимости в общей биомассе океана. Это одноклеточные водоросли. Если брать общую продукцию органического вещества, производимого подводными растениями, то большая его часть производится ими же, этими крошечными и удивительными существами.

Водоросли: общая характеристика

В целом водоросли являются подцарством Низших Растений. Они относятся к этой группе по той причине, что их тело не дифференцировано на органы, а представлено сплошным (иногда расчлененным) слоевищем или слоевищем. Вместо корневой системы у них имеются приспособления для прикрепления к субстрату в виде ризоидов.

Эта группа организмов очень многочисленна, разнообразна по форме и строению, образу жизни и местам обитания. Выделяют следующие отделы этого семейства:

• красный;
• коричневый;
• зеленый;
• золотой;
• диатомовые водоросли;
• криптофит;
• желто-зеленый;
• эвглена;
• динофиты.

В каждый из этих отделов могут входить одноклеточные водоросли и представители с многоклеточным слоевищем. Встречаются также следующие формы организмов:

• колониальные;
• нитевидные;
• свободно плавающий;
• прилагается и другие.

Существует множество знаков для классификации. Одним из наиболее важных, с практической точки зрения, является способ поглощения энергии. Все представители зеленых одноклеточных водорослей являются автотрофами; большинство многоклеточных организмов того же класса также осуществляют фотосинтез. Однако существуют также гетеротрофные, миксотрофные и даже паразитические формы.

Изучим более подробно строение, жизнедеятельность и размножение представителей именно одноклеточных организмов, относящихся к разным классам водорослей. Оценим их роль в природе и жизни человека.

Особенности строения одноклеточных водорослей

Какие особенности позволяют существовать этим крошечным организмам? Во-первых, хотя у них всего одна клетка, но она выполняет все жизненные функции всего организма:

• рост;
• разработка;
• продукты питания;
• дыхание;
• репродукция;
• трафик;
• выбор.

Кроме того, этим одноклеточным организмам присуща функция раздражительности.

По своему внутреннему строению одноклеточные водоросли не имеют особенностей, способных удивить заинтересованного исследователя. Все те же структуры и органеллы, что и в клетках более высокоразвитых организмов. Клеточная мембрана обладает способностью поглощать окружающую влагу, поэтому тело может погружаться под воду. Это позволяет водорослям шире распространяться не только в морях, океанах и других водоемах, но и на суше.

Все представители имеют ядро ​​с генетическим материалом, кроме сине-зеленых водорослей, которые являются прокариотическими организмами. В состав клетки также входят стандартные обязательные органеллы:

• митохондрии;
• цитоплазма;
• эндоплазматический ретикулум;
• Аппарат Гольджи;
• лизосомы;
• рибосомы;
• сотовый центр.

Особенностью можно назвать наличие пластид, содержащих тот или иной пигмент (хлорофилл, ксантофилл, фикоэритрин и др. ). Интересен и тот факт, что одноклеточные водоросли могут свободно передвигаться в толще воды с помощью одного или нескольких жгутиков. Однако не все виды. Существуют также формы, прикрепленные к субстрату.

Распространение и места обитания

Благодаря своим небольшим размерам и некоторым особенностям строения одноклеточные водоросли смогли распространиться по всему земному шару. Населяют:

• пресноводные водоемы;
• моря и океаны;
• болота;
• поверхности скал, деревьев, камней;
• полярные равнины, покрытые снегом и льдом;
• аквариумы.

Где угодно! Так, одноклеточные ягодичные водоросли, примеры сине-зеленых или цианобактерий, являются обитателями вечной мерзлоты Антарктиды. Имея в своем составе разные пигменты, эти организмы чудесным образом украшают белоснежный пейзаж. Они окрашивают снег в розовый, сиреневый, зеленый, фиолетовый и голубой цвета, что, конечно же, выглядит очень красиво.

Зеленые одноклеточные водоросли, примерами которых являются хлорелла, трентеполия, хлорококк, плеврококк, обитают на поверхности деревьев, покрывая их кору зеленым налетом. Они заставляют поверхность камней, верхний слой воды, земельные участки, отвесные скалы и другие места приобретать одинаковый цвет. Они принадлежат к группе наземных или воздушных водорослей.

Вообще представители одноклеточных водорослей окружают нас повсюду, заметить их легко только в микроскоп. Красные, зеленые и золотистые водоросли, а также цианобактерии обитают в воде, воздухе, на поверхности продуктов, на земле, растениях и животных.

Размножение и образ жизни

Образ жизни той или иной водоросли следует обсуждать в каждом конкретном случае. Кто-то предпочитает свободно плавать в толще воды, образуя фитобентос. Другие виды помещаются внутрь животных организмов, вступая с ними в симбиотические отношения. Третьи просто прикрепляются к субстрату и образуют колонии и нити.

А вот размножение одноклеточных водорослей – процесс, сходный у всех представителей. Это обычное вегетативное деление надвое, митоз. Половой процесс происходит крайне редко и только при возникновении неблагоприятных условий существования.

Бесполое размножение сводится к следующим стадиям.

1. Подготовительный. Клетка растет и развивается, накапливает питательные вещества.
2. Органеллы движения (жгутики) редуцированы.
3. Затем начинается процесс репликации ДНК и одновременное образование поперечной перетяжки.
4. Центромеры растягивают генетический материал по разным полюсам.
5. Заполнение закрыто, и ячейка разделена пополам.
6. Цитокинез происходит одновременно со всеми этими процессами.

В результате получаются новые дочерние клетки, идентичные материнским. Они достраивают недостающие части тела и начинают самостоятельную жизнь, рост и развитие. Таким образом, жизненный цикл одноклеточной особи начинается с деления и им же заканчивается.

Особенности строения зеленых одноклеточных водорослей

Главной особенностью является насыщенный зеленый цвет, который имеет клетка. Это объясняется тем, что в составе пластид преобладает пигмент хлорофилл. Именно поэтому эти организмы способны осуществлять процесс фотосинтеза, производя для себя органические вещества самостоятельно. Это во многом роднит их с высшими наземными представителями флоры.

Также особенности строения зеленых одноклеточных водорослей заключаются в следующих общих закономерностях.

1. Резервное питательное вещество – крахмал.
2. Органоид, подобный хлоропласту, окружен двойной мембраной, которая встречается у высших растений.
3. Для движения используются жгутики, покрытые волосками или чешуей. Их может быть от одного до 6-8.

Очевидно, что строение зеленых одноклеточных водорослей делает их особенными и сближает с высокоорганизованными представителями наземных видов.

Кто относится к этому отделу? Наиболее известные представители:

• хламидомонады;
• Вольвокс;
• хлорелла;
• плеврококк;
• эвглена зеленая;
• акросифония и другие.

Давайте подробнее рассмотрим некоторые из этих организмов.

Хламидомонада

Этот представитель относится к такому отделу, как зеленые одноклеточные водоросли. Хламидомонада — преимущественно пресноводный организм с некоторыми особенностями строения. Для него характерен положительный фототаксис (движение к источнику света), обусловленный наличием светочувствительного глазка на переднем конце клетки.

Биологическая роль хламидомонады заключается в том, что она является продуцентом кислорода в процессе фотосинтеза, ценным источником корма для скота. Также именно эта водоросль вызывает «цветение» водоемов. Ее клетки легко культивируются в пробирке, поэтому генетики выбрали хламидомонаду в качестве объекта лабораторных исследований и экспериментов.

Хлорелла

Одноклеточная водоросль хлорелла также относится к зеленому отделу. Главное его отличие от всех остальных в том, что он обитает только в пресной воде, а его клетка лишена жгутиков. Способность к фотосинтезу позволяет использовать хлореллу в качестве источника кислорода в космосе (на кораблях, ракетах).

Клетка содержит уникальный комплекс питательных веществ и витаминов, благодаря которым эта водоросль высоко ценится как кормовая база для скота. Даже для человека употребление ее в пищу было бы очень полезно, ведь 50% белка в ее составе превосходит по энергетической ценности многие злаки. Однако как пища для людей она все же не прижилась.

А вот хлореллу успешно применяют для биологической очистки воды. Вы можете наблюдать этот организм в стеклянной емкости со стоячей водой. На стенах образуется скользкий зеленый налет. Это хлорелла.

Эвглена зеленая

Одноклеточная водоросль эвглена зеленая, принадлежащая к отделу эвглены. Необычная, удлиненная с заостренным концом форма тела отличает его от других. У него также есть светочувствительный глаз и жгутик для активного движения. Интересен тот факт, что эвглена – миксотроф. Может питаться неоднородно, но в большинстве случаев осуществляет процесс фотосинтеза.

Долгое время шли споры о принадлежности этого организма к какому-либо царству. В чем-то это животное, в чем-то растение. Обитает в водоемах, загрязненных органическим мусором.

Плеврококки

Это округлые зеленые организмы, обитающие на скалах, земле, камнях, деревьях. Они образуют голубовато-зеленый налет на поверхностях. Они относятся к семейству гетофорных водорослей отдела зеленых.

Именно по плеврококку можно ориентироваться в лесу, так как он селится только с северной стороны деревьев.

Диатомовые водоросли

Одноклеточная водоросль – это диатомовые водоросли и все сопровождающие их виды. Вместе они образуют диатомовые водоросли, у которых есть одна интересная особенность. Сверху их клетка покрыта красивым узорчатым панцирем, на который нанесен природный узор из солей кремния и его оксида. Иногда эти узоры настолько невероятны, что кажется, будто это какое-то архитектурное сооружение или замысловатый рисунок художника.

Со временем погибшие представители диатомей образуют ценные залежи горных пород, которые используются человеком. В клетке преобладают ксантофиллы, поэтому окраска этих водорослей золотистая. Они являются ценным кормом для морских животных, так как составляют значительную часть планктона.

Красные водоросли

Это виды, цвет которых варьируется от светло-красного до оранжевого и темно-бордового. В клетке преобладают другие пигменты, подавляющие хлорофилл. Нас интересуют красные водоросли, одноклеточные формы.

В эту группу входит класс водорослей банги, включающий около 100 видов. Значительная часть из них одноклеточные. Основное отличие состоит в преобладании каротинов и ксантофиллов, фикобилинов над хлорофиллом. Этим и объясняется окраска представителей отдела. Среди одноклеточных красных водорослей выделяют несколько наиболее распространенных организмов:

• porphyridium.
• хороший отец.
• геотрихум.
• астероцитоз.

Основные места обитания – океанские и морские воды умеренных широт. В тропиках они встречаются гораздо реже.

Porphyridium

Каждый может наблюдать, где обитают одноклеточные водоросли этого вида. Они образуют кроваво-красные пленки на земле, стенах и других влажных поверхностях. Они редко существуют поодиночке, в основном собираются колониями, окруженными слизью.

Используется людьми для изучения таких процессов, как фотосинтез в одноклеточных организмах и образование молекул полисахаридов внутри организмов.

Chrootese

Эта водоросль также является одноклеточной и относится к отделу красных, классу бангуид. Его основной отличительной чертой является образование слизистой «ножки» для прикрепления к субстрату. Интересно, что эта «нога» может превышать размеры самого тела почти в 50 раз. Слизь вырабатывается самой клеткой в ​​процессе жизнедеятельности.

Этот организм поселяется на почве, также образуя заметный красный налет, скользкий на ощупь.

Эвглена: микроорганизм с «макро» потенциалом

Биотехнологическая компания Euglena привлекает внимание тем, что впервые изобрела удивительный водорослеподобный микроорганизм с одноименным названием, который может решить глобальную нехватку продовольствия и решить экологические проблемы. Этот микроорганизм с его высоким содержанием питательных веществ и способностями связывать углерод может изменить правила игры для планеты.

Больше, чем кажется на первый взгляд

На первый взгляд может показаться трудным поверить, что крошечный зеленый микроорганизм эвглена, всего 0,05 мм в длину, может спасти мир. Одноклеточный организм, характерный для разнообразных цветущих водорослей, встречающихся на любом рисовом поле или в пруду, часто группируется вместе с морскими водорослями и другими водными растениями, учитывая его среду обитания и способность питаться посредством фотосинтеза. Но все не так просто. Эвглена также имеет ряд звериных черт, в том числе способность передвигаться. Поскольку микроорганизм не является в строгом смысле растением или животным, он был отнесен к «царству протистов» — этому универсальному термину для любого организма, который не вписывается четко в установленную категорию.

Одна вещь, которая делает эвглену особенной, это ее способность быстро размножаться и расти, не полагаясь ни на что, кроме воды и света для пропитания. Он также очень питателен, содержит 59 различных витаминов, минералов и аминокислот. Кроме того, его способность к фотосинтезу означает, что его можно использовать для сокращения выбросов углекислого газа, основного парникового газа.

Добавление эвглены в виде порошка к пищевым добавкам, напиткам или печенью может быть эффективным способом удовлетворения ежедневных потребностей людей в питании. С этой целью венчурная компания Euglena Co. зарекомендовала себя как ведущий производитель продуктов, содержащих полезные микроорганизмы.

Использование эвглены компанией не ограничивается производством и продажей продуктов питания и косметики; он также использует этот замечательный микроорганизм во многих других целях, включая производство биотоплива. Президент Euglena Изумо Мицуру надеется, что продукция компании не только улучшит здоровье людей, но и принесет пользу самой планете.

После культивирования эвглена экстрагируется с помощью центрифуги (слева), а затем проходит через распылительную сушилку (в центре). После этого порошкообразная эвглена (справа) готова к использованию в пищевых добавках и других продуктах.

Путешествие, изменившее жизнь

Для Изумо и его компании путь к этому началу начался в 1998 году с его поездки в Бангладеш. Он был опечален количеством недоедающих детей, которых он увидел там, и приступил к поиску какого-нибудь питательного продукта, который мог бы реально изменить их жизнь. В конце концов, Изумо наткнулся на эвглену и, движимый надеждой решить мировые проблемы с продовольствием, решил начать свой собственный бизнес.

Однако, когда он обращался за советом к специалистам по микробиологии, ему неизменно говорили, что эвглену слишком сложно культивировать; и действительно, в то время не было прецедента производства вида в масштабах, необходимых для проекта Идзумо.

Взяв дело в свои руки, Изумо объединился с Судзуки Кенго (теперь директор по исследованиям и разработкам Euglena) для разработки необходимых методов и технологий выращивания. Однако вскоре они столкнулись с трудностями и были на грани отказа от проекта, когда встретили и заручились услугами Фукумото Такуюки (теперь директор по маркетингу Euglena), у которого был опыт управления в поставщике функциональных продуктов питания. В 2005 году все трое совместно основали компанию Euglena.

Организация общенациональных усилий

Изумо Мицуру, президент компании Euglena Co.

В своем стремлении разработать необходимые методы культивирования Изумо и его коллеги связались с исследователями эвглены по всей Японии. Впечатленные энтузиазмом трех предпринимателей, многочисленные исследователи предложили свои услуги, что позволило компании получить помощь от научных кругов и частного сектора, включая доступ к исследовательским центрам в таких уважаемых учреждениях, как Токийский университет, Университет префектуры Осака, и Университет Кинки. В результате к концу 2005 года команде Изумо наконец удалось создать первый в мире крупномасштабный резервуар для выращивания эвглены на открытом воздухе.

Ключом к этому успеху было нестандартное мышление. При использовании обычных методов культивирования возникают трудности, когда также развиваются другие типы нежелательных микроорганизмов, которые начинают охотиться на эвглену. Первоначально команда безуспешно сосредоточилась на создании среды, защищающей эвглену от хищников, но в скачке воображения они изменили акцент на среду, в которой могли выжить только эвглены. Применяя эту радикально новую концепцию, им удалось получить большое количество эвглены в открытом аквариуме.

Изумо приписывает беспрецедентный успех команды в крупномасштабном выращивании эвглены обширной помощи, которую они заручились со всей страны. «Исследователи со всей Японии стояли плечом к плечу с нами в нашем стремлении улучшить мир с помощью эвглены», — говорит он. «Это действительно было общенациональное мероприятие».

Перенесемся в наши дни, и мы увидим, что запросы об использовании эвглены поступают со всего мира. Чтобы компания могла удовлетворить этот растущий спрос, ей необходимо будет дополнительно усовершенствовать свои установки, чтобы обеспечить еще более надежное и высококачественное производство. Работа по совершенствованию методов инкубации продолжается на предприятии Эвглены на окинавском острове Исигакидзима. Различные виды эвглены, производимые здесь для производства продуктов питания или биотоплива, отправляются в ряд других научно-исследовательских учреждений.

Win-Win Applications

Выращивание эвглены с целью использования в производстве биотоплива.

Питательная ценность, которую Euglena способна обеспечить через свои продукты питания, однажды может также принести пользу домашнему скоту, а не только людям. Компания продолжает исследовать возможности использования микроорганизма для фиксации углерода и производства биотоплива благодаря партнерству с университетами и предприятиями по всей Японии.

Можно увидеть четкую разницу в цвете культуры эвглены до (слева) и после недельного воздействия выбросов от сжигания ископаемого топлива. Более темный зеленый цвет в правом резервуаре указывает на то, что эвглена быстрее размножалась под воздействием CO 9 . 0327 2 .

Но из всех приложений, которые в настоящее время исследуются, самым удивительным, вероятно, является идея полета на самолете с использованием экстракта эвглены. Из-за очевидной структурной пригодности масла, производимого и хранимого микробами в качестве побочного продукта метаболизма, возлагаются большие надежды на его использование в качестве топлива для реактивных двигателей следующего поколения.

Также планируется использовать эвглену для сокращения выбросов парниковых газов. Эвглена может фотосинтезировать даже при очень высоких концентрациях CO ₂ . Это может позволить фильтровать выбросы электростанций, сжигающих ископаемое топливо, с помощью системы выращивания эвглены, чтобы удалить CO ₂ из выбросов, а также увеличить производство эвглены. Многообещающие эксперименты с такими методами уже ведутся.

Вспоминая первоначальную цель

Масштаб деятельности Euglena постепенно увеличивался с годами, и в декабре 2012 года компания была включена в индекс Mothers Токийской фондовой биржи, который занимается быстрорастущими начинающими компаниями. Достижение этой вехи побудило Изумо и его команду переориентировать свое внимание на основной мотив всего предприятия: принести пользу для здоровья эвглены детям, страдающим от недоедания, в развивающихся странах.

Компания уже открыла офис в Бангладеш, и в ближайшее время планируется начать полевые испытания. «Наши планы по открытию офиса в Бангладеш немного отстали от графика из-за политической нестабильности там», — отмечает Идзумо. «Но мы работаем с неправительственной организацией, чтобы обеспечить школьное питание на основе эвглены для местных детей, и мы намерены наблюдать и измерять, как это может улучшить питание».

Другим соображением при попытке представить новый продукт питания в развивающейся стране является его совместимость с религиозными диетическими ограничениями, как объясняет Идзумо: «В мире около 1,8 миллиарда мусульман, и, поскольку ислам запрещает потребление свинины, иногда это может быть трудным для приверженцев, чтобы получить достаточное количество витамина B ₁ только из пищи.