Водоросли: где живут и почему важны

Слово «водоросли» объединяет очень разных фотосинтезирующих организмов. Среди них есть микроскопические одноклеточные формы, которые невозможно увидеть без увеличения, и большие морские водоросли, образующие настоящие подводные «леса». Поэтому водоросль — это не обязательно длинная зелёная лента в пруду.

Современная биология не рассматривает все водоросли как одно близкородственное царство. Это собирательное название для нескольких групп организмов, способных к фотосинтезу. Многие из них относят к протистам, а зелёные водоросли особенно важны для понимания происхождения наземных растений. Для начальной школы главное запомнить: водоросли в основном связаны с водой или влажной средой, используют свет для образования органических веществ и играют огромную роль в водных экосистемах.

Где живут водоросли

Больше всего водорослей живёт в морях, океанах, озёрах, прудах и реках. Одни свободно плавают в толще воды, другие прикрепляются к камням, грунту, раковинам или другим поверхностям. Водоросли можно обнаружить и вне водоёма — на влажной почве, сырой коре, стенах, скалах, а некоторые микроскопические формы живут даже на снегу или в тесном союзе с другими организмами.

Для фотосинтеза нужен свет. Поэтому в водоёмах фотосинтезирующие водоросли особенно активны в слоях, куда проникает достаточное количество солнечного света. Чем глубже и мутнее вода, тем меньше света остаётся для фотосинтеза.

Какими бывают водоросли

Микроскопические водоросли

Множество водорослей состоит из одной клетки или небольших колоний. Они могут входить в состав фитопланктона — сообщества фотосинтезирующих организмов, которые дрейфуют в освещённой части водоёма. К важным группам микроводорослей относятся, например, диатомовые и многие динофлагелляты.

Фитопланктон кажется незаметным, но именно с него начинается значительная часть морских и пресноводных пищевых цепей. Мелкие животные поедают фитопланктон, их съедают более крупные организмы, а дальше энергия передаётся рыбам, птицам и морским млекопитающим.

Крупные морские водоросли

Некоторые водоросли многоклеточные и достигают больших размеров. Особенно известны бурые водоросли, среди которых есть ламинарии и гигантские келпы. Их тело может иметь части, внешне напоминающие корень, стебель и листья, но это не настоящие органы наземного растения. Например, прикрепляющая часть удерживает водоросль на камне, но обычно не работает как настоящий корень дерева, поглощающий воду из почвы.

В зарослях крупных водорослей прячутся, питаются и размножаются многие морские животные. Такие сообщества создают сложную трёхмерную среду, похожую по своей роли на лес на суше.

Как водоросли получают энергию

Фотосинтезирующие водоросли содержат пигменты, способные поглощать свет. Энергия света используется для создания органических веществ из углекислого газа и воды. При кислородном фотосинтезе выделяется кислород.

Именно поэтому водоросли и другие микроскопические фотосинтезирующие организмы океана имеют глобальное значение. Они участвуют в производстве большой доли кислорода и связывают углерод в органическом веществе. При этом кислород в океане одновременно расходуют животные, сами фотосинтезирующие организмы при дыхании и микроорганизмы при разложении органики. Поэтому круговорот кислорода сложнее, чем фраза «водоросли просто дают нам воздух».

Почему водоросли — основа многих пищевых цепей

Животные не могут получать энергию непосредственно от солнечного света. Им нужны готовые органические вещества. Водоросли выступают первичными производителями: создают органику с использованием света. Поэтому маленькая клетка фитопланктона может стать первым звеном длинной цепочки.

Пример: фитопланктон → мелкий зоопланктон → небольшая рыба → крупная хищная рыба или морская птица.

Конкретные цепи в природе гораздо сложнее и соединяются в пищевые сети. Но смысл сохраняется: исчезновение первичных производителей резко изменило бы жизнь всего водоёма.

Почему вода иногда «цветёт»

Если определённые микроскопические организмы начинают очень быстро размножаться, вода может менять цвет и прозрачность. Такое явление называют «цветением» воды. Причины бывают разными, но в пресных водоёмах усиленному росту часто способствует избыток питательных веществ, прежде всего соединений азота и фосфора, которые поступают со сточными водами и смывом удобрений.

Не каждое цветение одинаково опасно, но некоторые массовые размножения вредят экосистемам. Одни виды выделяют токсины, другие после отмирания создают большую массу органики. Бактерии разлагают её и расходуют растворённый кислород. Если кислорода становится слишком мало, рыбы и другие водные животные могут страдать или погибать.

«Сине-зелёные водоросли» — важное уточнение

В старых книгах и бытовой речи можно встретить название «сине-зелёные водоросли». На самом деле это цианобактерии — бактерии, способные к фотосинтезу. Они не относятся к настоящим эукариотическим водорослям. Некоторые массовые цветения пресных водоёмов вызывают именно цианобактерии.

Водоросли и коралловые рифы

Некоторые микроскопические фотосинтезирующие организмы живут внутри тканей кораллов и обеспечивают хозяина частью продуктов фотосинтеза. Коралл, в свою очередь, предоставляет им защищённую среду и необходимые вещества. Такая взаимовыгодная связь помогает существовать коралловым рифам в бедных питательными веществами тропических водах.

Если условия становятся слишком неблагоприятными, например при сильном тепловом стрессе, коралл может потерять значительную часть своих фотосинтезирующих партнёров. Тогда возникает обесцвечивание кораллов. Это показывает, насколько тесно разные организмы связаны между собой.

Чем водоросли отличаются от наземных растений

У крупных водорослей могут быть части, похожие на листья и стебли, но их строение и происхождение иные. У большинства водорослей нет настоящих корней, стеблей и листьев с развитой системой тканей, характерной для наземных сосудистых растений. Им не нужно поднимать воду от корней на высоту дерева: всё тело окружено водой или соприкасается с влажной средой.

• водоросли очень разнообразны и не образуют единую простую группу;
• многие живут в воде и получают вещества прямо из окружающей среды;
• среди них есть одноклеточные и многоклеточные формы;
• у большинства нет цветков, плодов и семян;
• для разных групп характерны разные способы размножения, включая споры и деление клеток.

Как человек использует водоросли

Некоторые морские водоросли употребляют в пищу. Из разных видов получают вещества, которые используют как загустители и стабилизаторы в пищевой промышленности, лабораторной работе и других технологиях. Водоросли также изучают как источник сырья для кормов, удобрений, химических веществ и биотехнологий.

Но собирать неизвестные водоросли для еды самостоятельно не следует. Водоём может быть загрязнён, виды трудно определять без опыта, а массовые скопления иногда связаны с токсичными организмами.

Почему нельзя считать все водоросли вредными

Летом люди часто замечают водоросли именно тогда, когда вода мутнеет или покрывается зелёной массой. Из-за этого создаётся впечатление, будто водоросли только загрязняют водоём. На самом деле естественное присутствие водорослей необходимо для большинства водных экосистем.

Проблемой становится не сам факт их существования, а нарушение равновесия: чрезмерное поступление питательных веществ, высокая температура, застой воды и другие условия могут вызвать бурный рост отдельных видов. Поэтому правильнее говорить не «нужно убрать все водоросли», а «нужно сохранять нормальное состояние водоёма».

Наблюдение за водорослями

На экскурсии можно безопасно наблюдать налёт на камнях у воды, нитчатые зелёные образования или крупные морские водоросли на берегу. Но пить воду из водоёма, трогать неизвестные массовые скопления голыми руками или пробовать их нельзя. Для изучения микроскопических форм нужны микроскоп и правильно подготовленный образец.

При наблюдении полезно отмечать прозрачность воды, наличие течения, освещённость, цвет и место прикрепления водорослей. Такие записи помогают понять, что разные формы занимают разные экологические ниши.

Краткий план доклада

1. Что называют водорослями и почему это очень разнообразная группа.
2. Где живут микроскопические и крупные водоросли.
3. Фотосинтез и образование органических веществ.
4. Фитопланктон как основа водных пищевых сетей.
5. Роль водорослей в кислородном и углеродном циклах.
6. Почему происходит цветение воды и чем оно может быть опасно.
7. Использование водорослей человеком и правила безопасного наблюдения.

Вывод

Водоросли — это множество разных фотосинтезирующих организмов, от микроскопических клеток до крупных морских форм. Они живут главным образом в воде и влажных местах, создают органическое вещество за счёт энергии света и лежат в основе огромного числа водных пищевых сетей. Водоросли участвуют в круговороте кислорода и углерода, создают местообитания и используются человеком. При этом чрезмерный рост отдельных видов может ухудшать состояние водоёмов. Поэтому водоросли нужно воспринимать не как «зелёную грязь», а как важнейшую часть водных экосистем, состояние которой зависит от общего экологического равновесия.