Харовые водоросли: описание, строение, размножение и функции

Экосистема, по большему счету, в незначительной степени зависит от жизнедеятельности растительности низших групп. Преимущественно положительное влияние на нее оказывают некоторые представители высшего класса. Существуют и исключения среди водорослей. К таким относится отдел Харовые водоросли, который существует с древнейших времен. Другое дело, что на сегодняшний день эта группа по видам представлена не так широко, как другие представители царства. К слову, водоросли данной категории называют харофитами.

Видео: Строение и жизнедеятельность бактерий.

Общие сведения о группе харовых

Внешне водоросли представляют собой массивные ветвящиеся растения, имеющие немало отличий от остальных представителей царства. Если подходить поверхностно к анализу строения представителей этой группы, то вполне можно спутать их с высшими классами растительности. Связано это с тем, что хары совмещают признаки низших водорослей и высших растений, что проявляется и в их функциях. Важно отметить, что существуют разные виды данной группы, объединенные в рода. На сегодняшний день выделяются следующие примеры харовых водорослей: Хара Аспера, Нителла Флексилис, Нителла Синкарпа и т. д. Некоторые виды тяготеют к жизни возле водоемов, другие же находятся в морских заливах, континентальных солоноватых озерах. Чаще всего харовые растут массивами из нескольких представителей, а не поодиночке. Таким образом, они формируют заросли, покрывая обширные площади по дну водоема.

Систематика растения

Долгое время ученые не могли с высокой точностью определить, к какой систематической группе растений относятся харовые водоросли в основных своих родах. Дело в том, что присутствие в клетках хлорофиллов групп А и В давало основания относить растения к представителям отдела Chlorophyta. В пользу такой классификации свидетельствовало и наличие крахмала как запасного фермента. Согласно другим исследованиям, водоросли должны были входить в отдел Charophyta. Основой для таких утверждений служило раннее отделение растений от зеленых водорослей. Также существовала точка зрения, что группа может рассматриваться как промежуточное звено от мохообразных к зеленым водорослям. Современные же результаты биохимических, молекулярных и ультраструктурных анализов определяют харовые как представителей отдела Streptophyta. В эту же категорию входят зигнематальные растения.

Основные рода

Для начала надо отметить, что существует три основных рода данных растений. Это непосредственно Хара, а также Нителла и Толипелла. Представители первого рода характеризуются космополитным распространением и предпочитают неглубокие водоемы. Их естественная среда обитания – это глубина 1-1,5 м. При этом важно, чтобы вода была чистой, а не мутной. В некоторых аспектах этот род можно называть самым неприхотливым – к примеру, растения могут обитать и в солоноватых, и в пресноводных условиях. Однако загрязненная вода для них не годится. Что касается рода Нителла, то его представители в большей степени предрасположены к пресной воде, а также встречаются в водоемах с песчаным дном. Если харовые водоросли первого рода не любят субстраты, то этот род вполне допускает такое соседство – например, с илистыми фрагментами. Толипелла также чувствителен к загрязнениям, при этом охотно размножается на песчаных грунтах и преимущественно в условиях небольшой глубины.

Места обитания

В России данная группа водорослей обитает в пределах Западносибирской равнины и на Алтае. Начиная с середины девятнадцатого века ученые регулярно открывают новые популяции и места, в которых размножаются водоросли. Примечательно, что в некоторых условиях харовые могут иметь даже преимущества перед представителями высших растений. К примеру, это наблюдается на пересыхающих и обводняющихся участках водоемов. На сегодняшний день на юге Западно-Сибирской равнины найдено 17 видов Chara, а также 4 разновидности Nitella. Встречаются и менее распространенные виды, которые также могут иметь конкурентные преимущества для своего развития перед другой растительностью. При этом водоемами и болотистой местностью не ограничиваются харовые водоросли. Представители рода Nitella, например, встречаются только в долинах крупных рек и лесных степях. И это при том, что в целом разнообразие харовых растений в таких местах заметно ниже по сравнению с теми же водоемами.

Строение

У харовых одно из самых сложных строений таллома, что в некотором роде и обусловило их сходство с высшими растениями. Их тело дифференцируется на междоузлия и полноценные узлы, в которых располагаются мутовки ветвей. В слабосоленых и пресных озерах они прикрепляются к грунту посредством ризоидов. Что касается общих черт с высшей растительностью, то в этом контексте можно упомянуть роголистник и хвощ. По высоте таллом достигает в среднем 30 см, хотя встречаются и экземпляры на 120 см. Боковые ветви весьма ограничены, поэтому растение заселяет дно не очень плотно. Но и это не все особенности, которыми обладают харовые водоросли. Строение междоузлия отличается присутствием длинной ячейки, обрастающей корой из других узких и небольших клеток. Примечательно, что оболочка таких клеток обызвестленная.

Размножение водорослей

Харовой группе растений свойственно половое и вегетативное размножение. Вегетативный способ реализуется с помощью клубеньков, расположенных на ризоидах. Кроме того, для этой функции предназначены звездообразные клеточные накопления , находящиеся на стеблевых нижних узелках. Именно они дают жизнь новому таллому. Высшего развития в процессе жизни растения достигают половые органы, представленные оогонием и антеридием. Это многоклеточные структуры, которые зачастую развиваются на одном растении. Впрочем, известны и двудомные харовые водоросли, но их распространение не так велико. За счет своей неприхотливости к условиям обитания хары всего за несколько лет способны покрывать собой огромные площади, формируя сплошные заросли.

Органы размножения

Антеридий внешне напоминает шарик, диаметр которого может составлять 0,5 мм. Изначально он имеет зеленоватый оттенок, но в процессе жизни меняет его до красного или оранжевого цвета. Он находится на одноклеточной короткой ножке и содержит в структуре 8 плоских клеток, тесно контактирующих между собой краями с зазубринами. Из центральной части каждой клетки-щитка в антеридий направляется своеобразная цилиндрическая ручка, заканчивающаяся круглой головкой, на которой размещаются еще несколько клеток с меньшей фракцией. Каждая из них дает еще несколько сотен клеток с помощью сперматогенных нитей. В свою очередь, каждая из новообразованных клеток также создает антерозоид. Что касается оогония, то он имеет довольно крупные размеры, если сравнивать с антеридием. Коровые клеточки опоясывают его спиралью и формируют своеобразную коронку. В этом органе харовые водоросли содержат одну крупную яйцеклетку. Сперматозоид проходит к клеткам короны и вкручивается в оогоний. Далее посредством кариогамии происходит формирование зиготы.

Функции харовых растений

Видео: Живые клетки. Видеоурок по природоведению 5 класс

В биосистеме значение жизнедеятельности этих водорослей несущественно, хотя специалисты отмечают некоторое влияние на гидрологический фон и биологические качества водоемов, в которых они обитают. В частности, водный режим становится устойчивее и в нем также происходит формирование особенного биоценоза. Талломы растений в процессе развития обретают большое количество эпифитов. Это микроскопические бактерии и водоросли, которые служат кормом для беспозвоночных. Кроме того, густые харовые водоросли могут выступать в некотором роде приютом для мелких рыб, которые находят в зарослях места защиты от хищников. В водоемах с плотным развитием такой растительности наблюдается больше мелких личинок комаров. Связано это не только с обеспечением защиты, но и с действием особых антибиотиков, которые выделяют растения. В то же время водоросли могут становиться пищей для птиц. Это наблюдается в периоды осенних пролетов над водоемами. Водоплавающие преимущественно используют зиготные ооспоры, которые в это время заполняются каплями жира.

Применение в хозяйстве и науке

Характер использования растений в человеческой жизнедеятельности определяется веществами, содержащимися в нем. Например, присутствие извести делает водоросли привлекательными для применения в качестве удобрений. В частности, отдел Харовые водоросли Charophyta полезен, с точки зрения питания тяжелых почвенных пластов. И даже без дополнительной обработки естественные скопления с отложениями харовых формируют лечебные грязи. В последние годы интерес к данной группе растений проявляют специалисты в области биофизических исследований. Крупные клетки, формирующие междоузлия, дают возможность более глубокого изучения цитоплазматических мембран на предмет их проницаемости.

Видео: 2000250 Urok 11 Аудиокнига. "7 класс. Ботаника"

Заключение

Харовые постепенно утрачивают свои позиции в растительной иерархии. Несмотря на устойчивость некоторых видов данных водорослей к внешним воздействиям, распространение загрязнений в гидрологических ресурсах все же тормозит процессы их развития. Также не стоит забывать, что харовые водоросли – группа низших водорослей, которая является переходным звеном между разными отделами. И хотя ученые на сегодняшний день уверенно систематизируют данную группу, многие признаки ее представителей свидетельствуют об эволюционных изменениях в том же талломе. С другой стороны, специалисты признают, что, по сравнению с древнейшими ископаемыми, современные харовые не отличаются столь же богатым разнообразием.