Известно что спирогира нитчатая фотосинтезирующая зеленая водоросль используя эти сведения

Известно что спирогира нитчатая фотосинтезирующая зеленая водоросль используя эти сведения

Известно, что нитчатая водоросль спирогира является низшим растением, половое размножение которой осуществляется конъюгацией, а бесполое — фрагментацией. Выберите из приведённого ниже текста три утверждения, относящихся к описанию перечисленных выше признаков спирогиры.

(1)Длинные неразветвлённые нити спирогиры, образующие тину ярко-зелёного цвета, не прикрепляются к субстрату и свободно плавают в воде. (2)Таллом спирогиры состоит из одинаковых неспециализированных клеток, тканей и органов нет. (3)Каждая клетка нити покрыта двухслойной оболочкой, окружённой слизистым чехлом — приспособлением для обитания в водной среде. (4)Две нити водоросли сближаются, формируют общий канал, по которому протопласт из одной клетки перемещается в другую и сливается с ней, образуя зиготу. (5)После формирования толстой оболочки зигота трансформируется в зигоспору, способную переживать неблагопри- ятные условия внешней среды, в частности в зимний период. (6)При благоприятных условиях среды происходит случайный разрыв нитей старой водоросли с образованием многочисленных молодых нитей спирогиры.

Запишите цифры, под которыми указаны выбранные утверждения.

Нитчатая водоросль спирогира является низшим растением, половое размножение которой осуществляется конъюгацией, а бесполое — фрагментацией.

Нам необходимо выбрать три утверждения, относящихся к описанию перечисленных выше признаков спирогиры:

(2) Таллом спирогиры состоит из одинаковых неспециализированных клеток, тканей и органов нет. (НИЗШЕЕ РАСТЕНИЕ)

(4) Две нити водоросли сближаются, формируют общий канал, по которому протопласт из одной клетки перемещается в другую и сливается с ней, образуя зиготу. (ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ)

(6) При благоприятных условиях среды происходит случайный разрыв нитей старой водоросли с образованием многочисленных молодых нитей спирогиры. (БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ)

Источник

Открытый уурок в 6 кл. по теме «Многообразие водорослей»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

»СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА СП ТАМБОВСКОЕ» ТЕРСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА КБР

по биологии в 6 классе по теме

учитель химии и биологии

МОУ СОШ СП Тамбовское

Тема: Многообразие водорослей

Цель: ознакомление с разнообразием многоклеточных водорослей на примере зеленых, бурых и красных отделов водорослей.

образовательные: выявить уровень усвоения учащимися системы знаний признаков водорослей, их многообразия и значения;

развивающие: развивать умения сравнивать, выделять главное, обобщать, развивать воображение; развивать эмоционально-положительное отношение к процессу учебно-познавательной деятельности; развивать память, мышление, самостоятельность в работе;

воспитательные: способствовать воспитанию у учащихся положительного отношения к учёбе, умения общаться и сотрудничать

Тип урока: комбинированный

Метод обучения: проблемный.

Технологии: развивающее обучение, ИКТ

Оборудование: презентация темы “Водоросли”, индивидуальные карточки, проектор, микроскоп.

2.Актуализация познавательной деятельности.

Учитель : стихотворение – загадка :

Ученики: о водорослях, водных растениях.

Цель нашего урока: показать свои знания о видовом разнообразии и систематическом положении водорослей, практически доказать их существование, обратить внимание на красоту и на приносимую ими пользу. Из царства Растений мы выбрали древнейших представителей. Они занимают в растительном царстве совершенно особое место, как в историческом аспекте, так и по той роли, которая принадлежит им в общем круговороте веществ. Они живут рядом с нами, часто помогают нам, но мы не замечаем их присутствия. Так давайте присмотримся к этому, часто скрытому от нас удивительному миру низших растений.

Задания у доски по карточкам. (Приложение1-2)

Фронтальная работа по тестам на местах по рабочим листам (играет музыка)

3. Изучение новой темы.

Открытие темы урока: расшифровать закодированное письмо

(слайд №3 «Секретный файл»)

1 2 3 4 3 3 5 6 7 8 9 Е

10 3 11 3 12 3 6 13 Е 14

Учитель: Если вы правильно ответите на вопросы, мы узнаем то, о чем мы будем говорить дальше.

8. З- клетки водорослей со жгутиками зооспоры

Учащиеся читают содержание «Секретного файла»

Объявляется тема урока « Многообразие водорослей »

Презентация (слайд №4 )

По наиболее широко распространенной в научной литературе классификации водоросли подразделяются на 10 отделов, представленных 25 классами.

2.Презентации учащихся – «Бенефис» отделов водорослей. (слайд №5 )

Зелёный цвет (т.к. имеет зелёный пигмент хлорофилл)

Не имеют корней, листьев, стеблей (поэтому низшими растениями)

Наиболее известные представители : хлорелла, хлорококк, хламидомонада

Похожа на мелкие зелёные шарики.

Обитает в пресной воде, на стволах деревьев, входит в состав тела лишайников

Через оболочку поглощает воду, растворённые минеральные вещества и углекислый газ.

Очищает водоёмы от растворённых органических веществ

Являются пищей для мелких животных

Образуют зелёный налёт на деревьях, почве, скалах, вызывают «цветение воды».Тело округлой формы Покрыто плотной оболочкой

Нитчатая многоклеточная зеленая водоросль спирогира, образующая так называемую лягушачью тину, встречается только в водоемах со стоячей водой

Ульва обитает в слегка загрязнённых водах морских побережий. Например, в Черном море. Это ярко зеленая водоросль с плоским волнистым талломом. Её ширина 20 см. Эту водоросль широко применяют в пищу и называют Морской салат.

Бурые Водоросли (слайды №14-16 )

Почти все бурые водоросли растут будучи прикрепленными к морскому дну, камням, другим водорослям. Лишь саргассы одного из районов Атлантики, окруженного кольцевым течением, свободно плавают на поверхности, поддерживаемые мелкими ягодообразными поплавками – пузырьками. По ним этот район и получил название Саргассово море. В нем на площади около 4,5 млн км 2 растет примерно 12–15 млн. т саргассов.

Тело (таллом) – плоская ветвящаяся пластинка длиной до 1 м. Около 15 видов, главным образом в северных морях; в России 4 вида. Часто образуют густые заросли в прибрежной зоне. Используются на удобрение, для получения йода, калийных солей, кормовой муки, альгинатов

3 группа. Красные водоросли (слайд №17-19 )

Ученик: Одну из живущих в Северном море водорослей – хондрус – в сухом виде издавна употребляют как лекарство при заболевании дыхательных путей. Из других багрянок добывают агар-агар, применяемый во всех микробиологических лабораториях мира для получения чистых культур микробов. Без него, впрочем, не обходятся и в пищевой промышленности, и даже при производстве кинофотопленки. Кондитеры и пекари добавляют в тесто небольшое количество агар-агара, чтобы дольше не черствели пирожные, бисквиты, хлеб.

Ученик: У некоторых красных водорослей слоевища сильно пропитываются известью, отчего они становятся похожими на кораллы. Многие коралловые рифы в значительной мере образованы именно этими отмершими водорослями. В отличие от кораллов они идут далеко на север, образуя в Баренцевом и Белом морях в местах с сильным течением красно-розовые корки на каменистом дне.

«Большинство водорослей произрастают в воде. Однако водоросли, которые живут в приливно-отливной зоне морей и океанов, часть суток находятся вне воды. Это им не вредит. Какие приспособления имеются у водорослей, помогающие им переносить неблагоприятные условия?

Ответ:Многие водоросли покрыты студенистым веществом, замедляющим испарение воды, которое образуется при ослизнении тканей.

Ученые давно заметили, что в северных морях водоросли растут значительно лучше, чем в морях южных широт. Почему?

Учеными – альголагами было замечено, что бурая водоросль – ламинария сахарная, или морская капуста лучше растет в тех бухтах и заливах морей, которые находятся поблизости от городов. С чем это связано?

Ответ В загрязненных бухтах больше питательных веществ для ламинарии сахарной, или морской капусты.

Оказывается, многие водоросли используют для очистки загрязненных сточных вод. Почему?

Ответ: Водоросли способны всасывать всей поверхностью тела растворенные в воде органические вещества, что способствует очищению воды.

Музыкальный вопрос (песня Тортиллы)

Рекламная пауза (демонстрируют учащиеся) (слайд №25-31 )

Морские водоросли

Липкие и слизистые, морские водоросли заставляют нашу пасту держать форму. Без этой зелени зубная паста превратиться в водянистую жидкость, которая тут же стечет с зубной щетки.

Зубная паста «AmfoDent » с комплексом из водорослей — эффективная профилактика кариеса!

отлично удаляет зубной налет;

укрепляет и восстанавливает зубную эмаль;

предотвращает образование зубного камня;

уменьшает чувствительность зубов;

имеет приятный мятный вкус.

Специально купила этот крем в зиму и не ошиблась. Крем спасает мою, обычно сохнущую на холоде кожу. Надо привыкнут к запаху, не то, чтобы он неприятный, он «натурально-непарфюмированный»))

Также наряду с кремами на основе водорослей огромную популярность имеют водорослевые обертывания, которые оказывают еще более сильный эффект на кожу, делая ее молодой и красивой.

В последнее время я стала есть много морской капусты, которую раньше не очень жаловала. С чем может быть связана такая тяга и чем полезна эта водоросль?»

Рисовая каша с морскими водорослями

Рис промыть и замочить на 2 часа. Морские водоросли замочить и разорвать на кусочки. Затем обжарить в кастрюле с кунжутным маслом, добавить воды и довести до кипения. Положить рис в кипящий суп и варить до тех пор, пока рис не разварится. Посолить.

Задание: Найдите ошибки. (слайд №32 )

Дорогие детишки. Дарю вам безвозмездно свою памятку о водорослях!

Большинство водорослей размножаются семенами.

Бурая многоклеточная водоросль хламидомонада часто встречается в чёрном море.

В наших дальневосточных морях растет крупная бурая многоклеточная водоросль – ламинария. Ее тело прикрепляется к камням или подводным скалам корнями.

В листьях морских водорослей находится хлорофилл.

2. Учитель задает вопрос :

Какие ассоциации рождаются у вас, когда вы слышите слово «водоросль”.

Вывод: Водоросли – это сборная группа наших растений, включающая 10 отделов и 25 классов. Они могут быть одноклеточными и многоклеточными. Тело многоклеточных не имеет вегетативных органов. Населяют все водоемы, живут в почве, на поверхности земли и даже в воздухе.

В историческом плане они представляют собой I этап в развитии всего зеленого мира, в общем круговороте веществ в природе играют огромную роль как первичное звено всех пищевых связей в водной среде и как поставщики кислорода в атмосферу.

3.Составить синквейн по теме урока: (слайд №33 )

1.Зеленые, бурые, красные, диатомовые, разные

2. Первичное звено всех пищевых связей в водной среде, поставщики кислорода в атмосферу

3.Живут рядом с нами, помогают нам

На первом уроке я задала вопрос: Всегда ли удается увидеть окружающий нас мир? Мы вместе с вами решили, что не всегда. Так было и в отношении водорослей. Они чаще всего были скрыты от нашего взора. Каким же путем мы решали эту проблему, что мы для этого делали? (Ребята рассказывают.)

верным другом оказался учебник;

посещение библиотеки и читального зала;

работа с микроскопом;

средства массовой информации.

Ну а теперь нам самим предстоит оценивать себя. У вас записан алгоритм рефлексии, по которому вы и будете работать (заслушать 2 человека).

II. Алгоритм рефлексии. (слайд №34 )

Я – как чувствовал себя в процессе учения, было ли мне комфортно, с каким настроением работал, доволен ли собой.

Мы – насколько комфортно работалось мне в группе; я помогал товарищам, они помогали мне – чего было больше; авторитетен ли я в группе, у меня были затруднения в работе с группой.

Дело – я достиг цели учения; мне этот материал нужен для дальнейшей учебы (практики), просто интересно; в чем затруднялся, почему, как можно преодолеть проблемы.

-Все ли вам было понятно в течение урока?

-Какая часть урока показалась самой интересной?

-Какая часть урока вызвала затруднение?

-Какое у вас настроение после урока?

Учитель : Ребята, на память об этом уроке каждый из вас получает памятку альголога.

IV. Домашнее задание. (слайд №35 )

1. Поработайте с цветными иллюстрациями книги «Жизнь растений», том третий, зарисуйте те, которые вам наиболее запомнились или удивили.

2. Обратитесь к ребятам одноклассникам, своим друзьям, родителям и т.д. с просьбой принять участие в создании альбома «Как прекрасен этот мир», посвященного водорослям.

3.Составить синквейн к каждому отделу.

Агапов И. Г. Учимся продуктивно мыслить. – М.: Про – Пресс, 2001.

Воронцов А.Б. Практика развивающего обучения. – М.: Русская энциклопедия, 1998.

Гершун В.И. Домашние животные. – М.: Педагогика, 1991.

Гин А.А. Приемы педагогической техники. – Гомель: Сож, 1999.

Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения. Опыт теоретического и экспериментального исследования. – М.: Педагогика, 1985.

Демьянков Е.Н. Биология в вопросах и ответах. – М.: Просвещение, АО Учебная литература, 1996.

Загашев И. О., Заир-Бек С. И. Критическое мышление: технология развития. – СПб: Альянс Дельта, 2003.

Репкин В.В., Репкина Н.В. Развивающее обучение: теория и практика. – Томск: Пеленг, 1997.

Семенцов В.Н. Биология. Технологические карты уроков.

Нарисовать хламидомонаду и выделить основные части его тела.

Собрать модель размножения водоросли и рассказать о типах их размножения.

Даны пробы воды. Определить в какой из пробирок находятся водоросли. Дать краткую характеристику выявленным водорослям.

Рабочий лист по теме «Многообразие водорослей»

Задание. Выбрать правильный ответ.

Вариант №1( вопросы №1, 3, 5, 7,9) Вариант №2 ( вопросы №2, 4, 6, 8,10)

1. К одноклеточным водорослям относится:
а) спирогира б) хлорелла в) улотрикс г) ульва

2. К многоклеточным бурым водорослям относится:

а) ламинария б) нителла в) ульва г) порфира

3. К наземной жизни приспособились водоросли:

а) спирогира б) ульва в) плеврококк г) нителла

4. Хлорофилл в клетках зеленых водорослей содержится

а) хроматофоре б) хлоропластах в) лейкопластах г) цитоплазме

5. Хроматофор в форме незамкнутого кольца у:

а) хлореллы б) ламинарии в) спирогиры г) улотрикса

6. Клетки различной формы, с помощью которых много­клеточные водоросли прикрепляются к грунту, называ­ются:

а) ризоиды б) слоевище в) корни г) жгутики

7. Водоросли — растения, у которых нет:

а) корней б) стеблей в) листьев г) всего вышеперечисленного

8. Хламидомонада реагирует на свет, воспринимая его с помощью:

а) жгутиков б) красного «глазка» в) вакуолей г) ядра

9.Ламинария, или морская капуста, — это водоросль из отдела:

а) зеленых б) красных в) бурых г) колониальных

10. Агар-агар получают из водорослей, относящихся к отделу:

а) зеленых б) красных в) бурых г) колониальных

Источник

Загадки байкальской спирогиры

Об авторе

Екатерина Александровна Волкова — аспирант лаборатории биологии водных беспозвоночных Лимнологического института СО РАН (Иркутск). Автор и соавтор 6 научных работ.

Уже не первый год мировую общественность волнуют сообщения, периодически появляющиеся в печатных и электронных СМИ, о необычном массовом развитии в Байкале загадочной водоросли — спирогиры, «которая губит все на своем пути». И как только не называют, и в чем только не обвиняют несчастную! Действительно, за последние несколько лет во многих районах Байкала выявлено интенсивное зарастание дна спирогирой, а в некоторых — обильные береговые скопления этой водоросли, продукты разложения которых делают прибрежную воду опасной для использования человеком и животными. Раньше водоросли этого рода обитали только в мелководных хорошо прогреваемых бухтах озера и не развивались в таких масштабах. Но ведь не спирогира сама по себе является причиной гибели губок и моллюсков или развития сакситоксин-продуцирующих цианопрокариот и других проблем Байкала (Timoshkin et al., 2016). Все эти явления, как звенья одной цепи, — следствие действия факторов, которые, вероятно, имеют смешанную природу. Статья посвящена основным вопросам, которые ставит перед исследователями необычное развитие байкальской спирогиры.

В последние годы во многих районах Байкала происходит интенсивное зарастание дна, а в некоторых — серьезные структурные изменения фитобентоса, в частности замена видов-доминантов, в том числе эндемиков, зелеными нитчатыми водорослями, ранее в таких масштабах в озере не регистрируемых. Кроме того, практически по всему периметру озера на глубинах 0–1 м выявлено увеличение биомассы нативных, т. е. характерных для Байкала видов водорослей (Timoshkin et al., 2016). Как правило, значительную долю в составе макрофитобентоса Байкала теперь составляют представители рода спирогира (Spirogyra Link).

Ученым приходилось и прежде наблюдать водоросли рода спирогира в Байкале и его окрестностях, но никогда за столетнюю историю изучения фитобентоса озера развитие этих водорослей не имело массового характера и было приурочено только к мелководным, хорошо прогреваемым бухтам (Ижболдина, 2007). На данный момент известно, что значительное развитие этих водорослей часто происходит в местах повышенной концентрации биогенных элементов, обусловленной главным образом сбросом недостаточно очищенных сточных вод (Кравцова и др., 2012, Тимошкин и др., 2014). Результатом такого развития являются гниющие массы водорослей, аккумулирующиеся на берегу в некоторых районах озера (например, г. Северобайкальск) в течение всего периода открытой воды (Тимошкин и др., 2014).

Сотрудники лаборатории биологии водных беспозвоночных А. В. Непокрытых и А. Лухнев оценивают ширину водорослевых матов на берегу Байкала напротив пос. Заречное (р-н г. Северобайкальска)

Следует особо отметить, что выбрасываемые на берег водоросли — это нормальное явление в целом. Так завершается вегетационный сезон многих представителей донной флоры озера. Их можно сравнить с фильтром, отработавшим свое, который Байкал регулярно меняет. Например, в последние годы, несмотря на развитие спирогиры, другие нитчатки (нитчатые водоросли) живут и отмирают в положенный им срок. В июне — июле вдоль открытого берега можно видеть скопления улотрикса, а в августе — эндемичных драпарнальдиоидес. Никто их не вытесняет, просто заканчивается пик их вегетации, т. е. роста. На формирование свободноплавающих скоплений талломов макроводорослей в прибрежной части озера в разное время обращали внимание такие исследователи, как В. Ч. Дорогостайский, К. И. Мейер, А. П. Скабичевский.

Однако чрезмерное количество водорослей может быть опасным. А точнее, продукты гниения массивных водорослевых матов, будь то выброшенных на берег или свободноплавающих, могут делать воду непригодной для использования человеком и животными.

В заливе Лиственничном водорослевые маты спирогиры и улотрикса приводят к существенным нарушениям условий среды для нереста августовской популяции желтокрылки (Cottocomephorus grewingkii, Dybowski) (Ханаев и др., 2016).

Для существования байкальских гидробионтов чрезмерное развитие водорослей, по мнению некоторых исследователей, также может создавать серьезные проблемы.

При этом, если «порядочные» улотрикс и драпарнальдиоидес «знают честь» и уходят вовремя, то спирогира упрямо не сдает позиции, поставляя на берег тонны отжившей массы до поздней осени.

Еще в первых работах, посвященных донной флоре Байкала, была отмечена ее оригинальность и наличие специфической зональности в распределении видов. В прибрежной зоне озера выделено пять растительных поясов, занимающих глубины от 0 до 60–116 м и характеризующихся определенными видами водорослей (Ижболдина, 2007).

Первый растительный пояс Байкала, или пояс Ulothrix zonata, занимающий глубины 0–1,5 м. Фото А. Тимошкина

Начиная с 2012 г. стали появляться научные сообщения о локальных структурных изменениях донных фитоценозов Байкала в связи с чрезмерным развитием нитчатых водорослей. В частности, стало известно о замене в летний период в районе залива Лиственничного эндемичных видов драпарнальдиоидес (Draparnaldioides Meyer et Skabitsch.), доминирующих в третьем растительном поясе, нитчатыми водорослями родов спирогира и улотрикс (Ulothrix Kütz.), что, по мнению авторов, было связано с повышенной антропогенной нагрузкой, в частности с увеличенным содержанием в воде соединений фосфора, источниками которых могут являться синтетические моющие средства (Кравцова и др., 2012, Kravtsova et al., 2014). Сообщалось также о большом количестве спирогиры, прикрепленной к каменистому субстрату этого залива в составе первого растительного пояса (на глубине 0,3–0,5 м) (Вишняков и др., 2012). Упоминалось об осеннем развитии на урезе воды в этом же заливе и в бухте Большие Коты зеленой водоросли стигеоклониум (Stigeoclonium tenue (Ag.) Kütz.) при практически полном отсутствии обычного для этой зоны пояса улотрикса. Было показано, что масса спирогиры в период максимального развития в бухте Большие Коты может достигать до 317 г/м 2 (Тимошкин и др., 2014). По состоянию на 2015 г. спирогира зарегистрирована во многих исследованных районах Байкала, преимущественно вдоль западного берега (Тимошкин и др., 2016).

Любопытен тот факт, что среди байкальских зеленых водорослей (Chlorophyta), которые являются наиболее разнообразной группой макрофитобентоса озера, лидирующие позиции заняла именно спирогира (которая, однако, согласно современной систематике, относится к отделу Charophyta). В других водоемах, например, в Великих Американских озерах (Эри, Мичиган, Онтарио), увеличение биогенной нагрузки также привело к массовому развитию зеленых нитчаток (Higgins et al., 2008 и др.), однако там, как и во многих других системах, испытывающих подобные проблемы, пришлось иметь дело с кладофорой гломератой (Cladophora glomerata (L.) Kütz.). Кладофора гломерата, одна из самых широко распространенных нитчаток в мире, также является «естественным» представителем донной флоры Байкала, где встречается на каменистом субстрате в августе — сентябре. При этом вдоль основной части побережья и число участков встречаемости (1,5–8%) вида, и его фитомасса (0,21 г/м 2 ) незначительны (Ижболдина, 2007).

Спирогира, развивающаяся на каменистом мелководье. Байкал, бух. Большое Голоустное, глубина 0,5 м, октябрь 2014 г. Фото О. Тимошкина

Почему спирогира?

Отчего же массовым развитием на биогенное перенасыщение литорали Байкала откликнулась именно загадочная спирогира, а, например, не печально известная кладофора гломерата? Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо изучение этих водорослей, в частности, их жизненных циклов и особенностей развития как в естественной среде обитания на основе регулярных сезонных полевых исследований, так и в лабораторных условиях с учетом многих факторов. Так, например, в случае «цветения» прибрежной зоны Великих Американских озер было выявлено, что резкая замена доминантов — улотрикса зонаты (Ulothrix zonata Kütz.) кладофорой гломератой — и чрезмерное развитие последней происходит, в частности, из-за массового бесполого размножения улотрикса, инициируемого повышением температуры воды в летний период (Graham et al., 1985). Опустошенные после выхода зооспор нити улотрикса отмирают, предоставляя «вакантное» место для других водорослей. Далее «на сцену выходит» кладофора гломерата, для которой действующий температурный режим, наличие свободного каменистого субстрата и поступающее биогенное «питание» с суши являются благоприятными условиями для успешного развития. Интересно то, что улотрикс возвращается, когда осенью температура становится ниже 10°С, теперь уже замещая кладофору. То есть особенности биологии отдельных видов в совокупности с абиотическими факторами в условиях повышенной биогенной нагрузки во многом ответственны за специфическую перестройку прибрежных донных сообществ в Великих Американских озерах.

Фрагмент таллома кладофоры гломераты, покрытый диатомовыми водорослями рода кокконеис (Cocconeis sp. Ehrenb). Световая микроскопия. На врезке: общий вид таллома кладофоры гломераты (Cladophora glomerata L. Kütz)

Застукать спирогиру со спирогирой

Рассуждая о загадочности развития именно спирогиры в Байкале, нельзя не сказать о ней самой, как об одном из наиболее таинственных представителей растительного мира. Считается, что водоросли рода Spirogyra легко узнаваемы благодаря их спирально закрученным хлоропластам. Однако существуют другие, довольно похожие на нее, водоросли (например, рода Sirogonium Kütz. или Sirocladium Randhawa), которые человек без опыта и специальной подготовки может принять за спирогиру. В некоторых случаях ее можно спутать даже с представителями других семейств! Поэтому, видя перед собой зеленый нитчатый моток, нельзя однозначно утверждать, что это спирогира. В некоторых участках Байкала бурно «цветет» только спирогира.

Фрагмент нити спирогиры (вверху) и фрагмент нити кладофоры гломераты (внизу). Световая микроскопия

Проблемы идентификации спирогиры связаны еще и с тем, что определение вида проводится по особенностям стадий полового размножения, или конъюгации, когда содержимое клеток одной нити переходит в клетки другой. Без количественных и качественных характеристик этого процесса, без описания сформировавшихся в его результате зигоспор даже примерно нельзя сказать, какой вид находится перед нами на предметном стекле под микроскопом, а значит, и там, откуда был взят образец. При этом такие стадии у спирогиры, по разным данным, встречаются лишь в 10–18% образцов, а у байкальской спирогиры, по данным автора — лишь в 9%.

Конъюгация спирогиры: переход содержимого из клеток одной нити в клетки другой и формирование зигоспор (продукт полового размножения этих водорослей)

С развитием методов молекулярной биологии появилась возможность определять виды живых организмов на основе совпадения нуклеотидных последовательностей молекулярных маркеров неизвестного вида с уже имеющимися в базах данных последовательностями известных видов. На данный момент таксономически признанными являются 516 морфологических видов спирогиры (согласно AlgaeBase по состоянию на апрель 2016 г.), однако лишь для 36 из них известны последовательности каких-либо генетических маркеров и только для восьмиядерного гена 18S рДНК (согласно базе данных NCBI по состоянию на апрель 2016 г.).

Анализ последовательностей 18S pДНК, полученных при работе с отдельными вегетативными нитями водорослей из залива Лиственничный, показал, что в массе водорослей присутствуют, как минимум, три вида спирогиры, пока не идентифицированные (Романова и др., 2013).

Главным образом именно из-за трудностей видового определения спирогиры сложно сказать, является ли тот или иной вид данного рода вселенцем, который беспрепятственно распространился по всему Байкалу в последние годы. Спирогира, которая сегодня массово развивается во многих районах Байкала, могла быть там и вчера, но не в таком количестве, а ее фертильные стадии просто не встречались исследователям ранее. Так, недавно по морфологическим признакам была определена Spirogyra fluviatilis Helse, или спирогира речная (Тимошкин, 2014), которая развивается на каменистой литорали в некоторых заливах Байкала. Ранее этот вид в озере не регистрировали, но это не означает, что эта водоросль была занесена недавно. Спирогира речная широко распространена во всем мире и встречается во многих пресноводных водоемах, реках и озерах. В окрестностях Байкала многие исследователи находили стерильные талломы спирогиры (см. Ижболдина, 2007), вполне возможно, относящиеся и к этому виду.

Спирогира среди камней р. Большая Котинка, впадающей в бухту Большие Коты, и в ручье Жилище (внизу). В центре — камень со дна озера, с глубины одного метра, (около пос. Большое Голоустное), покрытый нитчатыми водорослями, в основном спирогирой, талломы которых достигают 50 см в длину

Выяснение видового богатства спирогиры в Байкале является на сегодняшний день одной из самых актуальных задач. Во-первых, данные о биоразнообразии вообще и отдельных групп организмов в частности, используются в методах экологического биомониторинга водных экосистем. А точная видовая идентификация и понимание регионального разнообразия является основой биологического контроля и оценки состояния окружающей среды. При этом, сведения о видовом составе спирогиры в Байкале, которыми мы располагаем сегодня, получены более 80 лет назад, ограничены двумя локальными участками (Мейер, 1930) и буквально единичны для окрестностей озера (Ижболдина, 2007). Во-вторых, Байкал — это кладезь уникального биологического разнообразия. Многие виды нигде, кроме как в Байкале, не встречаются! Не исключено, что и спирогира представлена в Байкале многими видами, идентифицировать которые разными методами — задача ближайшего времени.

Работы, которые посвящены фундаментальным и практическим проблемам байкальской спирогиры, ведутся в настоящее время в Лимнологическом институте СО РАН.

Увы, пока вопросов больше, чем ответов. Но, как известно, правильно поставленная задача — уже половина ее решения.

Литература:
1. Вишняков В. С. и др. Таксономический список макроводорослей прибрежной зоны бухты Большие Коты и залива Лиственничный (Южный Байкал) // Изв. Ирк. гос. ун-та. Сер. «Биология. Экология». 2012. Т. 5, № 3. С. 147–159.
2. Ижболдина Л. А. Атлас и определитель водорослей фитобентоса и перифритона озера Байкал (мейо- и макрофиты) с краткими очерками по их экологии. Новосибирск: Наука-Центр, 2007. С. 248.
3. Кравцова Л. С. и др. Нарушение вертикальной зональности зеленых водорослей в прибрежной части залива Лиственичный озера Байкал // Докл. РАН. 2012. Т. 447, № 2. С. 1–3.
4. Романова и др., Идентификация зеленых нитчатых водорослей из района локального биогенного загрязнения озера Байкал (залив Лиственничный) с помощью молекулярного маркера 18S рДНК // Экологическая генетика. 2013. Т. 11, № 4. С. 23–33. (12597).
5. Тимошкин О. А. и др. Экологический кризис на Байкале: ученые ставят диагноз. Наука из первых рук. 2014. Т. 5. С. 75–91.
6. Тимошкин О. А. и др. Массовое развитие зеленых нитчатых водорослей родов Spirogyra Link и Stigeoclonium Ktz (Chlorophyta) в прибрежной зоне Южного Байкала // Гидробиологический журнал. 2014. Т. 10, № 5. С. 15–26.
7. Ханаев И. В. и др. Влияние массового развития зеленых нитчатых водорослей на воспроизводство желтокрылки Cottocomephorus grewingkii (Dybowski, 1874) (Cottidae) в условиях экологического кризиса озера Байкал // Докл. РАН. 2016. Т. 467, № 1. С. 119–121.
8. Graham J. M. et al. Light and temperature as factors regulating seasonal growth and distribution of Ulothrix zonata (Ulvophyceae) // J. Phycol. 1985. V. 21. P. 228–234.
9. Higgins S. N., et al. An ecological review of Cladophora glomerata (Chlorophyta) in the Laurentian Great Lakes // Journal of Phycology. 2008. V. 44. P. 839–854.
10. Kravtsova L. S. et al. Nearshore benthic blooms of filamentous green algae in Lake Baikal // Great Lakes Research. 2014. V. 40. P. 441–448).
11. Timoshkin O. A., et al., Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of the world’s greatest freshwater biodiversity in danger? // J. Great Lakes Res. 2016. dx.doi.org/10.1016/j.jglr.2016.02.011.

Выражаю искреннюю благодарность научному руководителю д. б. н., проф. О. А. Тимошкину, а также д. б. н. Н. А. Бондаренко за их чуткое напутствие в моем научном поиске.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ «Мой первый грант» № 16-34-00064 «Морфологическое и генетическое разнообразие водорослей рода Spirogyra (Zygnematophyceae, Charophyta) — новых доминирующих представителей флоры озера Байкал».

Как компьютер «уболтал» спирогиру размножаться в неволе

Руководитель группы культивирования отдела ультраструктуры клетки Лимнологического института СО РАН, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Юлия Захарова:

Наша группа культивирования диатомовых водорослей в этом году получила задание выделить монокультуру — Spirogyra, чтобы получить возможно более полную информацию о росте и развитии спирогиры в различных лабораторных условиях. Раньше мы культивировали диатомовые водоросли в мини-инкубаторах, сконструированных сотрудниками нашего института (Safonova et al., 2007), но для спирогиры была изготовлена новая модель. Мы поместили одиночные нити спирогиры, состоящие из 6–8 клеток, в отдельные лунки пластиковых планшетов. Сначала в качестве среды культивирования использовали стерильную байкальскую воду, но количество клеток в колониях не увеличивалось — спирогира жила, но не росла. Активный рост водоросли нам удалось наблюдать в богатой минеральной среде Болда (Brown et al., 1964). Через два месяца культивирования при естественном освещении при температуре 20–22°С и постоянном перемешивании, режим которого контролировался компьютером, спирогира начала размножаться.

Каждому гидробиологу понятно, что для того чтобы выяснить факторы, стимулирующие или угнетающие развитие какого-либо водного организма, помимо полевых наблюдений, полезную информацию можно получить в лабораторных экспериментах. Именно такая задача была «поставлена» спирогирой и академиком М. А. Грачевым перед группой культивирования отдела ультраструктуры клетки Лимнологического института, которой руководит кандидат биологических наук Юлия Захарова.

Спирогира, как все уже знают, обитает в прибрежной зоне, где достаточно света, и вода хорошо перемешивается благодаря волновому движению. Если просто выловить нити этой водоросли и поместить их во флакон для культивирования, она расти и размножаться не будет. Для этого нужен культиватор, который обеспечивал бы аккуратное и стабильное перемешивание воды под управлением компьютера, задающего режим этого перемешивания, и в который бы помещались планшеты для единовременного получения большого количества точек эксперимента. Такой культиватор М. А. Грачев придумал давно, а теперь молодые сотрудники лаборатории гидрофизики (Константин Кучер и Илья Асламов) его изготовили, в силу срочной необходимости — за пару недель. К сожалению, идею и конструкцию культиватора здесь описать не можем, так как изобретатели собираются его патентовать. Спирогире созданные условия понравились, она в них растет и даже размножается. Один небольшой шаг на пути выяснения причины массового развития этой водоросли в прибрежной зоне озера Байкал сделан. Можно идти дальше.

Конъюгация спирогиры в лабораторных условиях — процесс полового размножения водорослей: клетки двух нитей соединяются между собой боковыми выростами, образуя канал, по которому протопласт одной клетки перетекает в другую и сливается с ее содержимым. Клетка, в которой произошло слияние, закругляется, отделяется от нити и, покрываясь толстой оболочкой, превращается в зигоспору. Световая микроскопия

Литература:
1. Brown R. M., Bold H. C. Phycological studies. 5. Comparative studies of the algal genera Tetracystis and Chlorococcum // Univ. Texas Publ. 1964. № 6417. P. 1–213.
2. Safonova T. А., Aslamov I. A., Basharina Т. N., et al. Cultivation and automatic counting of diatom algae cells in multi-well plastic plates // Diatom Res. 2007. V. 22 (1). P. 189–195.

Источник