Діатомові водорості - найважливіша частина морських і прісноводних планктону. Мікроскопічний організм діатомей є ще однією клітину, покриту кремнієвої оболонкою. Зустрічаються колоніальні форми цієї групи водоростей, вони часто утворюють сірий, зелено-бурий або коричневий гелеобразний наліт на різних поверхнях. Діатомеї грають величезну роль в екосистемах, навіть таких маленьких, як акваріум в кімнаті. Водорості створюють значну кількість біомаси, що вже привернуло до них увагу виробників органічних речовин і борців за чистоту водойм.
Відділ Діатомові водорості
Міжнародне систематичне назва групи діатомей - Bacillariophyceae. Об`єднують в цю велику групу - за різними даними - від 20 000 до 200 000 видів, що живуть в солоній і прісній воді, навіть під крижаним покривом Арктики і Антарктики. Діатомові водорості - переважно планктонні організми, що має на увазі відсутність органів для активного пересування у воді. Досліджено найдрібніші представники цієї групи, які здатні самостійно переміщатися, для цього у них є численні пристосування.
Поверхня твердих стулок одноклітинних і колоніальних організмів покрита тонким шаром органічних сполук. Є малюнок з ребер, штрихів, за якими можна відрізняти діатомові водорості. Фото одного з цих мікроскопічних істот, розташоване нижче, дає уявлення про форму клітини, будову її поверхні. Колір диатомей варіюється від жовтого до коричневого, що обумовлено присутністю суміші хлорофілів, ксантофиллов і каротинів - всього налічується близько 9 різних пігментів.
Зовнішня будова діатомових водоростей
Одна з головних відмінних характеристик діатомей - тверда оболонка клітини, утворена діоксидом кремнію з домішками сполук алюмінію, магнію, заліза, органічних речовин. Покров складається з двох неоднакових по розмірах половинок, які закриваються як шкатулка або коробка. Одна стулка крупніше інший, обидві мають злегка опуклу або плоску форму. Велика половинка оболонки накриває маленьку, як кришка. Є додаткові структури - септи. Вони ділять клітку на окремі камери.
Численні ознаки внутрішнього і зовнішнього будови відрізняють діатомові водорості. Фото під мікроскопом дозволяє ретельніше вивчити особливості клітинної оболонки і внутрішнього вмісту. Зовнішня стінка на всьому своєму протязі не однорідна, вона пронизана безліччю отворів, через які відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем. На кремнеземному панцирі є вирости, що допомагають колоніальним формам створювати асоціації, протистояти хвилям і течіям.
Будова клітини діатомових водоростей
Цитоплазма утворює тонкий пристінковий шар, є своєрідний місток, в якому розташоване одне диплоидное ядро з ядерця (1-8 штук). Практично весь внутрішній клітинне простір займає вакуоль. Хроматофори в основному розташовані уздовж стінок. Це невеликі, але численні диски або більші пластини. Гетеротрофні діатомові водорості не містять пігментів. У хроматофорах автотрофних диатомей присутні пофарбовані пластиди:
- а- і з-хлорофіли (зелені);
- beta-- і epsilon-- каротини (помаранчеві);
- ксантофилл (діадіноксантін, діатоксантін фукоксантин і інші жовті пігменти).
Реакції фотосинтезу в клітинах диатомей призводять до утворення ліпідів, а не вуглеводів, як у більшості наземних рослин. Крім молекул жирів, необхідних для життєдіяльності, як включень і запасних речовин в клітинах знаходяться зерна волютина і хрізоламінаріна.
колоніальні діатомеї
Послідовний розподіл однієї клітини діатомової водорості призводить в результаті до появи цілої колонії. Утримуються окремі мікроорганізми разом завдяки різноманітним виростам оболонки, що має форму гачків, рогів, шипів. Діатомові водорості у вигляді безформних слизових грудок і плівок не мають впорядкованої структури. Якщо загальної слизу немає, то клітини скріплюються твердими стулками, утворюючи стрічки, ланцюжки, кущики, або мають форму зірки, віяла.
розмноження диатомей
Вегетативне розмноження діатомових водоростей пов`язане з мітотичним розподілом ядра в клітині. Виникають два протопласта, кожному з них в результаті відходить одна тверда стулка. Друга добудовується, після цього нові організми колоніальних форм діатомових водоростей залишаються з`єднаними, а одноклітинні поділяються. результатом вегетативного розмноження стає зменшення розмірів клітин від покоління до покоління. До вже наявної стулці добудовується друга - меншого розміру, тому з часом дрібніють такі діатомові водорості.
Представники ряду груп діатомей при статевому розмноженні проходять кон`югацію, як одноклітинні зелені водорості. У центричних діатомея проходить оогамном процес, коли одні особини дають яйцеклітини, а інші - жгутикові сперматозоїди. Відбувається запліднення, в результаті чого виникає зигота, покрита пектиновой оболонкою, потім утворюється ауксоспори.
Основні систематичні групи діатомових водоростей
Відділ Bacillariophyta об`єднує понад 10 000 сучасних видів. Представники біологічної науки стверджують, що їх насправді існує в кілька разів більше. Систематика діатомових водоростей протягом останніх століть зазнала кілька змін. Суперечки ведуться в основному навколо кількості класів. Найбільш поширена класифікація:
Клас Центрические діатомеї (Centrophyceae) - містить 5 порядків. Належать до цієї групи одноклітинні і колоніальні діатомові водорості. Види: Cyclotella meneghiniana, Melosira arctica і інші. Представники центрических диатомей складають основу планктону, активно пересуватися в товщі води вони не можуть.
Клас пеннатних, або Перисті діатомеї (Pennatophyceae). Налічує 4 порядку.
У цій групі широко представлені одноклітинні види, здатні активно пересуватися, і колоніальні форми. Серед перистих діатомових водоростей переважають бентосні організми, які населяють озера і моря. Воліють поверхні різних субстратів, покривають їх слизової плівкою або грудками. Відносяться до пір`ястим діатомея такі пологи, як Synedra, Fragilaria, Tabellaria, Diatoma, Navicula, Cymbella.
Походження відділу Bacillariophyceae
Діатомеї разюче відрізняються від інших водоростей. Вивчивши пігментні пластини, а також процес фотосинтезу, що протікає в клітинах, вчені прийшли до висновку про походження цих організмів від найдавніших джгутикових. Доказом теорії є їх здатність синтезувати органічні речовини за допомогою пігментів різного кольору - зелених, помаранчевих і жовтих. Дослідники встановили родинні зв`язки діатомей з бурими, золотистими і жовто-зеленими водоростями.
Тверді кремнеземні панцири клітин протягом сотень тисяч років відкладалися на дні морів і океанів у вигляді диатомитов та інших гірських порід. Найбільш древні викопні діатомові водорості збереглися серед крейдяних відкладень мезозою (ери середньої життя). Видобувають диатомит і трепел переважно в кар`єрах, використовують в будівництві.
Екологія діатомових водоростей
Діатомеї широко поширилися в прісних і солоних водоймах по всій земній кулі. Живуть ці організми серед вологих гірських порід, в грунті, освоїли навіть гарячі джерела, сніговий покрив і льоди полярних областей. Моря і океани населяють переважно види, що відносяться до центрическим діатомея.
Прісні водойми - типові місцеперебування пеннатних діатомових водоростей. Серед представників цієї групи зустрічаються не тільки планктонні, але і бентосні форми (донні організми). Велико різноманітність епіфітних діатомей і тих, що викликають «цвітіння» води в озерах і водосховищах, їх заростання.
значення диатомей
У Світовому океану діатомові водорості складають більше 2/3 від всього видового різноманіття водоростей. На їх частку припадає 50% від загальної біомаси морів і океанів, в масштабі планети цей показник теж виглядає переконливо - 25% органічної маси.
Діатомеї - знаходяться на початку харчових ланцюжків водних екосистем. Ці фотосинтезирующие клітини в складі планктону служать їжею для безхребетних тварин. Риби, ракоподібні та інші представники морської фауни теж харчуються діатомеямі або поїдають зоопланктон. Господарське та наукове значення діатомових водоростей:
- застосовуються в якості показників або індикаторів стану поверхневих вод;
- складають основу при утворенні на дні водойм сапропелю (діатомового мулу);
- входять до складу відкладень корисних копалин (діятимуть і трепелу);
- сприяють самоочищенню водойм від ряду неорганічних забруднень;
- допомагають визначити походження і вік гірських порід по панцирів копалин форм.
Діатомові водорості в акваріумі
Обживають скляні стінки, заселяють поверхню каменів і приладів, покривають листя підводних багатоклітинних рослин. Не люблять яскраве світло, тому вважають за краще затемнені ділянки акваріума. З діатомеямі потрібно боротися, щоб весь штучний біоценоз за скляними стінками накриття бурою слизом. Необхідно зчищати плівку і бурі грудочки, як тільки вони починають з`являтися на каменях і приладах. Найважче прибрати наліт з діатомей на листках підводних рослин.
Заходи, що вживаються повинні бути спрямовані на регулювання освітлення і складу води. Однією з причин «цвітіння» рідини в акваріумі і природних водойм є надмірний вміст силікатів. Якщо мінеральних речовин мало, то розвиток диатомей йде повільно. Такий же ефект викликає хороше освітлення акваріума, постійне очищення стекол і каменів від колоній діатомових водоростей.
