Отдел диатомовые водоросли

Диатомовые водоросли

Экологические группы и места обитания

Отдел диатомовые водоросли (Bacillariophyta) включает около 5000 видов.

Диатомовые водоросли, или диатомеи, — самая распространенная на Земле группа водорослей. Диатомеи обитают в соленых и пресных водоемах, на поверхности снега и в горячих гейзерах (при температуре около 85°С), во влажных почвах, на скалах и коре деревьев. Они создают около 1/2 биомассы Мирового океана, 2/3 кислорода, производимого Мировым океаном, и около 1/4 всего органического вещества на Земле.

Если на суше биомасса растений составляет 99%, а биомасса животных — всего 1%, то в океане соотношение обратное — биомасса растений составляет всего 6%, а биомасса животных — 94%, т.е. в океане биомасса животных почти в 20 раз превышает биомассу растений. Однако по правилу экологической пирамиды любое растительноядное животное должно съесть растений в 10 раз больше веса собственного тела. Это соотношение выдерживается за счет очень быстрого темпа размножения планктонных водорослей, значительную часть которых составляют диатомеи.

В благоприятных условиях диатомеи делятся 8 раз в сутки. Высокие темпы размножения спасают их от полного выедания животными.

Большая часть диатомовых водорослей, обитающих в воде, принадлежит к планктонным организмам, которые свободно парят в воде и пассивно переносятся течениями, однако в питании морских животных важная роль принадлежит и бентосным (донным) диатомовым водорослям.

Строение диатомовых водорослей

Набор фотосинтетических пигментов у диатомей — тот же, что и у бурых водорослей. Характерная окраска представителей этого отдела, которая может варьировать от золотисто-желтой до бурой, обусловлена вспомогательными пигментами ксантофиллами (ксантином и диатомином) и другими каротиноидами.

Слоевище (таллом)

Диатомовые водоросли — очень мелкие одноклеточные организмы (от 4 до 1000 мкм); иногда они образуют небольшие колонии.

Целлюлозной оболочки, характерной для клеток растений, у диатомовых водорослей нет. Цитоплазму отделяет от внешней среды только гибкая клеточная мембрана. Живут диатомеи в маленьких изящных коробочках (панцирях). Материал коробочек — аморфная окись кремния, ближе всего по составу и строению к полудрагоценному камню опалу. Стенки коробочек пронизаны дырочками (порами), поверхность которых составляет от 10 до 75% от общей поверхности панциря. Панцири диатомеи украшены выступами и могут иметь сложную, причудливую форму, что придает им сходство с ювелирными украшениями (рис. 1).

Панцирь состоит из двух половинок — донышка (гипотеки) и крышечки (эпитеки). Отсюда и название диатомовых водорослей (от греч. «диатомос» — разделенный пополам). Стенки створок диатомеи прорезает щель — шов. В области шва мембрана контактирует с водой, и пробегающие по ней колебания позволяют диатомеям активно передвигаться в толще воды и но поверхности дна. Таким образом, орган движения диатомей — шов. Жгутиков у них нет.

Размножение

Размножаются диатомеи делением. При этом одна дочерняя клетка получает в наследство крышечку, а другая — донышко, которое по размеру, естественно, меньше крышечки. Однако достраивать крышечку диатомеи не умеют. Поэтому диатомея, которой досталось «донышко», превращает его в крышечку и достраивает к ней новое донышко (но размеру оно, конечно, будет меньше крышечки) — рис. 1и. Благодаря этому своеобразному процессу размер диатомей может уменьшиться в 3 раза! Восстановление размера происходит при половом размножении.

Приступая к половому размножению, диатомеи сбрасывают створки, затем часть диатомей превращается в женские гаметы, а часть — в мужские. Мужские и женские гаметы сливаются попарно, образуя ауксоспору, которая дорастает до нормальных размеров и строит себе новый панцирь.

Диатомеи — диплоидные организмы (2n). Гаплоидны у них только гаметы. Чередование поколений, характерное для других растительных организмов, у них отсутствует.

Рис. 1. Диатомовые водоросли (Diatomaea):

а) плеуросигма (Pleurosigma); 6) цимбелла (Cymbella); в) навикула (Navicula); г) синедра (Synedra); д) табеллярия (Tabellaria); е) диатома (Diatoma); ж) меридион (Meridion); з) центрическая водоросль циклотелла (Cyclatell); и) вегетативное размножение (митоз) у пиннулярии (Pinnularia); 1 — эпитека; 2 — гипотека; 3 — створка; 4 — поясок; 5 — шов; 6 — узелок

Экологическое значение диатомовых водорослей. Запасные вещества диатомовых водорослей

Диатомеи — основной корм многих морских и пресноводных животных, которых привлекает запасное вещество диатомей жидкое масло с запахом рыбьего жира. (Правильнее было бы сказать, что рыбий жир имеет запах масла диатомовых водорослей.) Мелкие ракообразные разгрызают опаловые коробочки диатомей, а рыбы (шпроты, сардина, сельдь, иваси, хамса, треска) глотают их целиком. Ими, в свою очередь, питаются хищные рыбы, тюлени, китообразные, морские птицы, и у всех этих животных жир приобретает специфический запах рыбьего жира. Масло диатомей, так же как и рыбий жир, богато витаминами А и D.

Кремниевые панцири диатомей опускаются на дно, образуя диатомовые илы. Из них формируются горные породы — диатомиты. Диатомит (трепел, инфузорная земля) применяется в пищевой и химической промышленности в качестве наполнителя для фильтров, в строительстве — в качестве тепло- и звукоизоляции, в литейном деле. Диатомиты могут использоваться и как полировочный материал. Пропитывая диатомит нитроглицерином, получают взрывчатое вещество — динамит.

Диатомовые водоросли, играющие исключительно важную роль в современных экосистемах, появились на Земле сравнительно недавно — в юрском периоде мезозойской эры, всего 195- 200 млн лет т.н., а современные виды — только в меловом периоде, около 100 млн лет т.н., практически одновременно с появлением на Земле первых планцентарных млекопитающих.