Среда обитания и примеры диатомовых водорослей

Важным элементом пресноводного и морского планктона, гармонично объединяющего в себе свойства как растений, так и животных являются диатомовые водоросли. Примеры этих одноклеточных организмов можно увидеть во многих учебниках. Они сильно отличаются от других представителей подводной фауны, их главной частью считается диатомея — особая клетка, покрытая слоем кремния.

Общая информация

Диатомовые водоросли были открыты в XVIII веке, когда для различных исследовательских работ стали использовать микроскопы Левенгука и новые лупы с сильным увеличением. Эта группа одноклеточных водорослей получила несколько научных названий, а именно: бациллариевые (Bacillariophyta), кремнеземные (Kieselalgae) и диатомовые (Diatomeaea).

Последнее название было дано этим организмам из-за особого способа размножения — делением панциря на 2 части. Второе объясняется наличием найденной у клеток водорослей кремнеземной оболочки. А бациллариевыми их стали называть по имени первого рода, который был описан в 1788 году. Наименование образовали от слова бациллария, что переводится как «палочковидный».

В российской литературе обычно встречается второе имя или его производная — диатомеи, а современным (научным) считается латинское Bacillariophyta.

Кремнеземные организмы являются основной составляющей планктона-бентоса, в диких водах их можно встретить на глубине не более 100 метров. Средой обитания для диатомовых водорослей служит какой-либо субстрат. Они перемещаются в нём, цепляясь за поверхность, с помощью ножек и трубочек.

По способу питания диатомеи причисляют к фототрофам, однако среди них нередко встречаются гетеротрофы, миксотрофы и симбиотрофы.

Эти организмы предпочитают обитать в группах со своими сородичами. Их наличие в аквариуме можно распознать по появлению коричневого, буро-зелёного или серого налёта, которым покрываются стеклянные стенки. Для мировой экосистемы подобные водоросли очень важны, так как производят большое количество органических веществ. Именно это спровоцировало появление интереса к одноклеточным со стороны защитников природы и производителей различных биоматериалов.

Однако стоит иметь в виду, что их появление в аквариумах не сулит ничего хорошего, поэтому от таких фототрофов нужно избавляться как можно быстрее. Для этого нужно узнать о подобных водорослях побольше, а именно понять их назначение и устройство.

Описание и строение водорослей

Благодаря электронным микроскопам, мощность которых позволяет увеличивать исследуемые объекты в тысячи раз, специалисты получили возможность рассмотреть строение диатомовых клеток.

Основной составляющей является панцирь, представляющий собой внешнюю оболочку из двух половинок. В зависимости от разновидности, эти створки могут быть скреплены вместе, слегка сдвинуты друг на друга или иметь разделитель, который помогает частям панциря раздвигаться, чтобы организм мог наращивать клеточную массу.

Половинки имеют шероховатую поверхность, на них можно заметить множество рёбер, пор, ячеек, отверстий или камер. Площадь этой импровизированной брони покрыта углублениями на 75 процентов. А также на ней имеются различные наросты, которые позволяют одноклеточным собираться в группы.

Главным компонентом этой естественной защиты является диоксид кремния, в котором присутствуют различные примеси, например, железо, органические вещества, алюминий и магний. Внешнюю сторону панциря украшает тонкий налёт органики.

С помощью микроскопа учёные смогли рассмотреть формы, которые может иметь этот покров:

• веретена;
• цилиндры;
• диски;
• шарики;
• барабаны;
• трубочки;
• булавы;
• коробочки.

Существует множество видов створок. Эти структурные элементы способны образовывать сложные и интересные комбинаций, хотя состоят только из одной клетки. Формы панциря и створок очень разнообразны, причудливы и затейливы, а их поверхность настолько изящна и необычна, что увеличенные изображения диатомовых водорослей можно с лёгкостью принять за произведения искусства.

Защитную функцию организма выполняет цитоплазма — она находится внутри клетки и тонким слоем покрывает всю поверхность кремниевых стенок. Все внутреннее пространство клетки занимает вакуоль, а ядрышки и диплоидное ядро образуют специфический мостик. Также по периметру панциря расположены хроматофоры, которые выглядят как мелкие пластинки и диски. Чем меньше их размер, тем больше их содержится в клетке. Некоторые диатомеи относятся к гетеротрофам и поэтому не имеют пигментов. Автотрофные разновидности имеют в своем составе пластиды разнообразных оттенков.

В результате фотосинтеза такие водоросли вырабатывают не углеводы, как все наземные растения, а липиды. Для здоровой и активной жизнедеятельности этим организмам требуются жиры, а также резервные и дополнительные вещества, например, такие как хризоламинарин.

Размножение диатомеи

У этих организмов довольно высокая скорость размножения, которое обычно происходит делением пополам. Темпы развития напрямую зависят от условий окружающей среды. Так, за сутки одна клетка может превратиться в 35 миллиардов новых.

Потому этот вид водорослей так распространён на планете Земля, его можно встретить практически во всех водоёмах мира (кроме луж). Он прекрасно приспосабливается к жизни в озёрах, реках и морях с умеренной температурой воды, однако может поселиться даже в ледяных или горячих горных источниках.

Размножение диатомей происходит одним из двух способов:

• половым;
• вегетативным.

Бациллариевые водоросли и похожие на них одноклеточные растения образуют основу фитопланктона всего Мирового океана. В их состав включены зола, жиры и различные витамины, поэтому мелкие обитатели морей с удовольствием лакомятся такими организмами. Одной из важных способностей диатомеи считается производство кислорода в довольно больших масштабах.

Классификация водорослей

Некоторые представители диатомовых водорослей предпочитают обитать на дне водоёмов, другие крепятся к животным или ко днищам морских судов. Обычно они стремятся вступить в группу и крепятся друг к другу с помощью слизи или специальных наростов.

Водоросли объединяются в колонии неслучайно, так у них больше шансов удачно противостоять негативным условиям окружающей среды. Некоторые виды всю жизнь обитают на субстратах одного типа, например, на каком-то определённом растении или коже акулы.

Есть разновидности, которые предпочитают кочевой образ жизни и умеют свободно передвигаться в водоёмах. А также на их клетках имеются длинные щетинки, с помощью которых организмы образуют плавучие группы. Иногда для скрепления друг с другом они используют слизь, так как она имеет меньшую плотность, чем вода.

В отдел Diatomeaea входит более 10 тысяч разновидностей микроорганизмов. Специалисты утверждают, что на самом деле их намного больше. За последние столетия официальная информация о диатомеи потерпела множество изменений, а дискуссии и споры в среде биологов о реальном количестве классов этих водорослей ведутся до сих пор.

Центрические организмы

Диатомеи этого класса имеют колониальные и одноклеточные формы. У них округлый панцирь, а хроматофоры выглядят как пластинки.

Эти организмы ведут неподвижный образ жизни, а размножаются моногамным, половым методом.

К ним относятся:

1. Coscinodiscales. Живут поодиночке или нитевидными группами, створки округлые с большим количеством рёбер и наростов. Водоросли имеют ровный панцирь без единого угла, из-за чего получили следующие названия: цилиндрические, эллипсоидные, шаровидные, линзовидные.

   

2. Хетоцерос. Клетки цилиндрической формы с крупной щетиной на створках панциря. Они позволяют организмам объединяться в колонии. Хроматорфы выглядят как большие пластины.
3. Мелозира. Цилиндрические клетки, образующие нитчатые группы. Цепляются друг за друга при помощи шипов, которыми покрыт панцирь. Имеют створки с округлыми краями, покрытые порами. Содержат множество хроматофоров дисковидной формы.
4. Biddulphiales. Одиночки, в колонии объединяются крайне редко, используя для этого наросты на округлых створках-эллипсах (иногда многоугольниках). Панцирь похож на призму или имеет форму цилиндра. Его структура неоднородна, так как присутствуют отверстия и различные неровности.

   

5. Циклотелла. Выглядят как мелкие коробочки со штрихами и «царапинами» на створках. Хроматофоры расположены в цитоплазме и имеют вид тонких пластинок. Вырабатывают особую слизь, с помощью которой объединяются с собратьями, иногда для этого используют щетину. Предпочитают водоёмы без течения, со стоячей водой.

Центрические представители считаются самыми древними, так как их следы были найдены на раскопках по всему миру. Молодое поколение отличается более крупными размерами, чем материнские организмы.

Перистый класс

Представители перистых водорослей активны, обычно образуют группы и имеют различные формы панцирей. Они состоят из двух симметричных створок, но также можно встретить разновидности с явной асимметрией.

Части панциря имеют перистую структуру с различными швами, щелями и канальцами, из-за чего класс и получил своё название. Хроматофоры похожи на крупные пластины. Эти диатомеи размножаются половым способом, но довольно специфическим методом.

К представителям такого класса относятся:

• Гомфонема. Предпочитают водоёмы с чистой водой, там они цепляются к различным предметам и водорослям, расположенным на дне, и создают группы. Абсолютно неприхотливы к температурному режиму, являются пищей для моллюсков.
• Плевросигма. Выступают в роли корма для молодой рыбы, населяют морские водоёмы с солоноватой водой.
• Навикула. Обитают практически везде, любят ил в пресных реках, прудах, озёрах, а также почву и влажные камни.

  

• Пиннулярия. Встречаются на рисовых полях и илистом дне водоёмов. Устойчивы к резким перепадам температуры, поэтому успели заселить всю планету. Клетки организма отлично развиваются и размножаются в иле. Эта особенность объясняет высокую живучесть разновидности.
• Синедра. Любят русла рек с медленным течением, стоячие пруды, озера. Образуют группы, похожие на пучки из вееров. Крепятся к планктону и зелёным водорослям. Речные обитатели не используют этот вид в пищу, так как он непригоден для этих целей.

Диатомовые водоросли сильно отличаются от прочей водной растительности. После ряда исследований, во время которых рассматривали процессы фотосинтеза и строение пигментных пластин, учёные смогли определить, что эти одноклеточные произошли от жгутиковых. Эта гипотеза подтвердилась, после того как была выявлена способность диатомеи перерабатывать и воспроизводить органику с помощью разноцветных пигментов.

Роль в аквариумах

Подобные организмы хоть и являются важной частью экосистемы, в аквариумах абсолютно не к месту. Они покрывают стенки, приборы, декоративные украшения, а также листву водорослей. От диатомеи нужно избавляться, чтобы все предметы в домике для рыбок не были испорчены буро-зелёной и склизкой плёнкой.

Кремнеземные водоросли предпочитают обживаться в темных уголках аквариумов, так как не переносят солнечный свет. При появлении этого незваного гостя нужно извлечь из стеклянной ёмкости все приборы, а затем очистить их от неприятного налёта, сменить воду и помыть аквариум. Сложней всего очистить от диатомеи листики растений.

Лучше предотвратить появление слизи, чем заниматься её удалением. Для этого нужно обратить внимание на состав воды и освещение. Одной из причин образования бурого налёта считается высокое содержание силикатов в жидкости. Если же минеральных веществ в окружающей среде мало, то развитие и размножение этих одноклеточных затормаживается.