Бурые водоросли

Бурые водоросли в настоящее время рассматриваются как класс в отделе Heterokontophyta Эти морские растения часто поражают своими гигантскими размерами, разнообразием форм, сложностью строения. Большинство бурых водорослей живет в прибрежных водах, прикрепляясь к камням и скалам, к другим водорослям.

Бурые водоросли — строение, представители, значение для природы и человека

Научная классификация:
Домен: Эукариоты.
Царство: Хромисты.
Тип: Гетероконтофитовые водоросли.
Класс: Бурые водоросли.
Международное научное название — Phaeophyceae Wettst.

Бурые водоросли (Phaeophyceae) — это класс водорослей отдела Охрофитовые водоросли (Ochrophyta), самостоятельного царства Хромиста (Chromista), выделенный из группы настоящих растений. Это почти исключительно морские бентосные обитатели. В пресных водах встречается лишь немного их видов, относящихся примерно к пяти родам.

Бурые водоросли — это класс отдела охрофитовых водорослей, представители которого содержат в хроматофорах бурый пигмент фукоксантин. Фукоксантин успешно маскирует остальные пигменты. Это объясняет, почему водоросли имеют насыщенный бурый оттенок. Заросли бурых водорослей обнаружены в сублиторальной и литоральной зонах на глубине от 40 до 100 метров. Наибольшая концентрация фиксируется в умеренных и приполярных широтах. Однако присутствие доказано во всех соленых водоемах Земли.

Излюбленными местами произрастания являются участки с большими камнями и скалистыми отвесами. Растения прикрепляются к ним и легко удерживаются в воде даже под воздействием сильных течений.

Строение бурых водорослей и их классификация

В пределах класса представлено три типа строения тела:

• Настоящий тканевый. Простой вариант предполагает два вида ткани — кора из мелких клеток с окрашенными хлоропластами и сердцевина из проводящих и запасающих клеток.
• Сложный — четыре: кора, меристодерма, сердечник и промежуточная ткань между ними.Нитчатый. Талломы образованы системой разветвленных однорядных нитей.
• Разнонитчатый. Тела имеют вид толстых шнуров с многоосевым строением.

Современной биологии известно шесть типов роста бурых водорослей:

• Диффузный, при котором большинство клеток умеют делиться.
• Верхушечный — делятся клетки, расположенные на верхушках талломов.
• Промеристематический — апикальные клетки не имеют возможности размножаться, но контролируют деление меристематических клеток под ними.
• Трихоталлический — деление клеток сопровождается образованием волосков.
• Интеркалярный — деление клеток меристематической зоны с нарастанием вниз и вверх.
• Меристодерматический — делятся клетки специализированной поверхностной ткани.

Представители бурых водорослей

Общепринятая классификация отображена в таблице, содержащей 18 порядков. Для каждого из порядков указано значение, определяющее количество идентифицированных на сегодняшний день видов:

Выделение порядков произведено с использованием данных об особенностях ультраструктурного строения клеток, на основе морфологических, молекулярных и онтогенетических отличий.

Особенности бурых водорослей, примеры водорослей

К особенностям относятся клеточные покровы, состоящие из целлюлозного каркасного слоя и внешнего аморфного. Аморфный содержит белки, пектин и соли альгиновой кислоты, в водных растворах образующие гель.

Еще одна отличительная характеристика — содержание в клеточной оболочке сульфатированных полисахаридов фукоиданов. Подобные полисахариды не встречаются в составе красных и зеленых водорослей, но обнаружены у голотурий и морских ежей.

От других водорослей бурые отличаются еще и наличием в клетках особенных вакуолей, носящих название «физоды». Под световыми лучами они выглядят как яркие светопреломляющие участки: у взрослых растений бурого оттенка, у молодых — светло-желтого.

Бурые водоросли используют все способы размножения:

1. вегетативный;
2. бесполый;
3. половой.

Владение всеми схемами позволяет растениям продолжать свой род в разнообразных условиях.

Способность к разнообразному размножению сделала бурые водоросли нежелательными для аквариумов. Владельцы стремятся избавиться от них при первых же признаках появления, так как растение способно за несколько дней покрыть бурым налетом все внутренние поверхности, доставить множество неприятностей другим обитателям, засорить фильтры, испортить впечатление от подводной композиции.

Широко распространенными и подвергшимися подробному описанию представителями класса являются коренные жители Атлантического и Тихого океанов делесерия и порфира, обитающая в Черном море церамия, отличающаяся повышенным содержанием йода ламинария. В аквариумах могут обитать цимбелла, пиннулярия, навикула.

Значение в природе

Бурые водоросли составляют большую часть общего объема планктона, поэтому очень важны для природы, локальных экосистем. Они:

• являются звеном цепи питания, выступая источником органических веществ в прибрежной зоне;
• служат укрытием для небольших морских животных;
• участвуют в образовании известняков.

Также участием бурых водорослей объясняется происхождение диатомитов и горючих сланцев.

Значение бурых водорослей для человека

Роль бурых водорослей в природе чрезвычайно велика. Это один из основных источников органического вещества в прибрежной зоне, особенно в морях умеренных и приполярных широт; их заросли служат местом питания, укрытия и размножения многих животных.

Бурые водоросли используют в пищу, на корм скоту, как удобрения, для производства альгинатов и маннита. Ежегодный сбор Laminaria и близких к ней водорослей достигает 2 млн т. сырой массы, более миллиона тонн даёт производство её марикультуры в Китае.

• Альгинаты — нетоксичные соединения, обладающие коллоидными свойствами, поэтому они широко используются в пищевой и фармацевтической промышленности. Альгиновая кислота и её соли способны к 200-300-кратному поглощению воды, образуя гели, для которых характерна высокая кислотноустойчивость. В пищевой промышленности они используются в качестве эмульгаторов, стабилизаторов, желирующих и влагоудерживающих компонентов. Например, сухой порошковый альгинат натрия используют в производстве порошкообразных и брикетированных растворимых продуктов (кофе, чай, сухое молоко, кисели и др.) для их быстрого растворения. Водные растворы альгинатов используют для замораживания мясных и рыбных продуктов. В мире в пищевую промышленность идёт порядка 30 % получаемых альгинатов.
• В текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности альгинаты используют для загущения красок и усиления прочности их связи с основой. Пропитка тканей некоторыми солями альгиновой кислоты придаёт им водонепроницаемость, кислотоустойчивость и увеличивает механическую прочность. Ряд солей альгиновых кислот используют для получения искусственного шёлка. Во время Второй мировой войны в США и Англии из альгиновой кислоты и её солей производилось большое количество маскировочной ткани и сетей для жилых и промышленных зданий. Альгинаты применяются в металлургии как компонент формовочной земли, в радиоэлектронике — как связующий агент при изготовлении высококачественных ферритов, а также в горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности.
• В фармацевтической промышленности альгинаты используются для покрытия таблеток, пилюль, в качестве компонентных основ для различных мазей и паст, как гели-носители лекарственных препаратов. В медицине альгинат кальция используют как кровеостанавливающее средство, как сорбент, способствующий выведению радионуклидов (в том числе стронция). В Северной Америке для получения альгинатов собирают Macrocystis и Nereocystis, на европейском побережье используют виды Laminaria и Ascophyllum. К концу двадцатого столетия ежегодное производство альгинатов в мире достигло 21 500 т: 12 800 т в Европе, 6 700 — в Северной Америке, 1 900 — в Японии и Корее, 100 — в Латинской Америке. В России в 1990 г. было получено всего 32 т пищевого альгината натрия.
• Фукоиданы — эффективные антикоагулянты, даже более активные, чем гепарин. Перспективным считается их использование для получения противоопухолевых препаратов и антивирусных соединений. Даже в очень низких концентрациях они могут ингибировать прикрепление вирусов к поверхности клеток. Фукоиданы способны образовывать исключительно прочные и вязкие слизи, что находит применение в получении стабильных эмульсий и суспензий.
• Маннит используют как заменитель сахара для больных диабетом. Кроме того, он может быть использован в качестве плазмозаменителя при консервации крови.

Клетки многих бурых водорослей накапливают йод. Его содержание может достигать 0,03 %-0,3 % от свежей массы водорослей, в то время как его содержание в морской воде достигает только 0,000005 % (0,05 мг на литр воды). До 40-х гг. XX в. бурые водоросли использовали для добычи йода.

Водные растения — обо всём, что растёт в воде и на её поверхности

Энергетический кризис, который охватил в последние годы многие страны мира, привёл к необходимости поиска новых нетрадиционных источников энергии. Так, в США с этой целью изучается возможность разведения водоросли Macrocystis pyrifera с последующей переработкой в метан. Подсчитано, что с площади 400 квадратных километров, занятых этой водорослью, можно получить 620 млн кубических метров метана.

В последние годы бурые водоросли привлекают внимание в связи со способностью выделять в атмосферу органические бромиды (бромоформ, дибромохлорметан и дибромометан). Ежегодный выброс водорослями органических бромидов достигает 10 000 тонн, что сравнимо с образованием этих веществ промышленностью. Существует мнение о связи выделения органических бромидов с разрушением озона в атмосфере Арктики.

Для человека представители класса тоже важны. Они идут на корм животным, из них делают агар-агар, добывают йод и бром. Русские ученые разработали препараты на основе бурых водорослей, свертывающие кровь. Добываемые из растений альгинаты применяют для сообщения лакокрасочным покрытиям стойкости к атмосферным воздействиям. Способность к образованию геля используют для изготовления растворимых хирургических нитей, делающих процесс заживления кожных покровов максимально кратким.

Значение бурых водорослей для науки

В 1907 году японский биохимик Кикунэ Икэда, исследуя вкусовые свойства традиционных блюд японской кухни, приготовленных из бурых водорослей комбу, описал новый тип вкусовых ощущений — умами. Из 40 кг Saccharina japonica ученый выделил 30 г глутаминовой кислоты, которая оказалась ответственной за характерный вкус. В 1908 году компания Икэды начала промышленный выпуск новой приправы — глутамата натрия.

В 2010 году международной командой учёных был секвенирован геном бурой водоросли Ectocarpus siliculosus. Благодаря этому стало возможным использовать этот организм как модельный объект для изучения вопросов, связанных с биологией бурых водорослей, в частности возникновения многоклеточности.

Статья написана по материалам: ru.wikipedia.org