Юлия Касаткина - Я познаю мир. Ботаника

Гаметофит же у порфиры представляет собой листовидное слоевище пурпурного цвета, достигающее у разных видов от 50 см до 2 м в длину. Разбросанные по слоевищу гаметангии производят мужские и женские половые клетки. После слияния этих клеток образуется зигота, которая прорастает на известковом субстрате в нитчатый спорофит.

Изучив жизненный цикл порфиры, трудно сдержать недоумение: «а зачем так сложно?» В самом деле, почему бы из зиготы не вырастать сразу гаметофиту, как это наблюдается, к примеру, у большинства животных (их, правда, не называют гаметофитами). Попробуем ответить на этот действительно непростой вопрос.

Жизненный цикл порфиры Спорофит (1) образует споры (2), прорастающие в гаметофит (3). Половые клетки (4), сливаясь , дают начало зиготе (5)

Известно, что гаметофиты и спорофиты водорослей отличаются не только размерами и строением, но и разными требованиями к условиям окружающей среды. Например, порфира–спорофит предпочитает слабое освещение и проникает на большую глубину, чем светолюбивый листовидный гаметофит, растущий в приливно–отливной зоне у самого берега. Имея в своем распоряжении и спорофит, и гаметофит, растение получает возможность расти и на глубине, и на мелководье, расширяя область распространения вида.

Гаметофиты и спорофиты водорослей специализируются на разных способах размножения. Спорофит с помощью бесполого размножения быстро наращивает численность (деление с образованием спор происходит гораздо быстрее, чем образование гамет), а гаметофит ответствен за половое размножение и за образование зигот, способных в состоянии покоя переносить длительные неблагоприятные условия. Логично было бы предположить, что водоросль начинает усиленно производить гаметы, как только условия жизни ухудшаются. Так и происходит: при высокой температуре теплолюбивая порфира размножается спорами, а с уменьшением температуры до +15–17°С начинается образование гамет. Чередуя бесполое и половое размножение, водоросль гибко реагирует на изменение условий существования: хорошие условия способствуют быстрому наращиванию численности, а их ухудшение вызывает переход к устойчивой стадии зиготы.

Как видите, сложный жизненный цикл водорослей увеличивает приспособленность к условиям обитания, а их двуликость оборачивается преимуществом. Каждая стадия жизни служит для выполнения определенных задач: зигота – специалист по переживанию неблагоприятных условий, спорофит увеличивает численность вида, (зоо)споры выполняют функцию расселения, гаметофит производит половые клетки, которые, сливаясь, дают начало зиготе.

Мы не будем останавливаться на изучении жизненных циклов других водорослей, но вы, пожалуйста, не думайте, что все водоросли проводят жизнь так же, как порфира. У низших растений существует не один, а целых четыре типа жизненного цикла, да еще в каждом есть многочисленные разновидности, но как бы ни отличались друг от друга эти варианты, все они служат увеличению приспособленности водорослей к разным условиям обитания.

Водоросли обладают огромной продуктивностью. В Баренцевом море годовая продукция сырой массы донных водорослей в среднем составляет 200 т/га, а в Черном море – от 80 до 170 т/га. Если вы сравните эти цифры со средними значениями урожаев культурных растений (менее тонны с гектара), то поймете, что с водорослями иметь дело очень выгодно.

Основное значение в хозяйстве человека играют морские водоросли из отделов красных и бурых.

Из красных водорослей получают многие ценные продукты, например агар–агар, альгиновую кислоту, каррагенан. Все эти вещества входят в состав клеточной стенки водорослей. Их применяют в качестве отвердителей и желеобразующих веществ в косметике для изготовления кремов, в химической промышленности при получении лаков, красок и лекарств, для получения глазурованной керамической посуды, в кондитерской промышленности, например для приготовления мороженого. Кондитеры и пекари добавляют в тесто небольшое количество агар–агара, чтобы пирожные, бисквиты и хлеб дольше не черствели. Без агар–агара не обходятся даже при производстве кино– и фотопленки. Это ценное вещество применяют при изготовлении капсул для витаминов и лекарств, отпечатков зубов, а в тропических районах используют как временную защитную оболочку для мяса и рыбы.

Кроме этого, агар–агар является очень удобной твердой средой для выращивания бактерий и микроскопических грибов. Для этого готовят разбавленный раствор агара, добавляют в него необходимые питательные вещества, стерилизуют и дают застыть в желеобразную массу.

Способ выращивания микроорганизмов на твердых средах впервые предложил немецкий микробиолог Роберт Кох. Взглянув однажды на половинку вареной картошки, оставленной на столе, ученый заметил, что вся поверхность среза испещрена маленькими цветными капельками: желтыми, фиолетовыми, красными. Тоненькой платиновой проволочкой он взял одну из этих капелек и размазал ее между двумя стеклышками. Взглянув в микроскоп, он увидел множество абсолютно одинаковых бацилл. Затем он посмотрел на микробов из желтой и фиолетовой капли. В одной пробе все микробы были круглые, в другой напоминали крошечные палочки, но все микробы в каждой капле были совершенно одинаковы.

Колонии бактерий на агаре

Это означало настоящий переворот в микробиологии... Впервые исследователи получили в руки простой и надежный метод выращивания микробов разных видов отдельно друг от друга! Как просто! Раньше бактерий выращивали в жидкой среде – в бульоне, но там они смешивались между собой. Если же разные микроорганизмы попадают на твердую поверхность картошки, то каждый из них остается на том месте, где упал, а затем начинает расти, образуя чистую культуру одного определенного вида. Вместо картошки Кох стал использовать желатиновое желе с добавлением бульона, а для особо капризных микробов, таких как кишечная палочка, – свернувшуюся кровяную сыворотку.

Многие поколения микробиологов использовали для выращивания микроорганизмов твердые питательные среды по рецептам Коха. Сейчас в микробиологии в основном используются среды на основе агар–агара как более дешевые и простые в приготовлении.

Водоросли используют и в качестве удобрений. Они богаты калием, йодом и другими микроэлементами, но в них мало азота и фосфора, поэтому их удобряющее действие без добавления азотных и фосфорных соединений не очень велико.