Отдел красные водоросли – Rhodophyta. Красные водоросли: интересные данные и факты

Красные водоросли, своеобразная группа морских макрофитов, насчитывающая около 4000 видов. Своеобразие заключается, прежде всего, в наборе пигментов. Первая эволюционная линия водорослей - красные водоросли (багрянки). Это почти исключительно морские формы, около 3-5% видов обитают в пресных водоемах, единичные представители – на почве. Это естественная, единая древняя группа.

Талломы одноклеточные, в том числе колониальные и многоклеточные. Подавляющее большинство – многоклеточные крупные формы с талломами сложной анатомической и морфологической структуры. Тип структуры таллома – коккоидный, нитчатый, разнонитчатый, пластинчатый. В основе строения многих сложно организованных форм лежит разнонитчатая или гетеротрихальная структура. Дальнейшее усложнение строения однорядного нитчатого таллома – возникновение большого числа обильно разветвленных веточек ограниченного роста на нитях неограниченного роста. Талломы багрянок с большим количеством веточек ограниченного роста образуют значительное количество слизи, которая скрепляет все разветвления, таллом в этом случае приобретает вид слизистого шнура.

При дальнейшем усложнении строения талломов веточки ограниченного роста образуют кору. Кроме того, могут развиваться ризоидные нити или гифы вдоль осевых нитей.

По особенностям анатомического строения различают два основных типа таллома – одноосевой и многоосевой или фонтанный. Принцип построения объемного тела из нитей реализовали высокоорганизованные водоросли, а также грибы, в том числе лишайники.

1 - Одноосевой тип таллома (Sirodotia , Batrachospermum ): а – инициальная клетка, б – клетки центральной оси, в – ветви ограниченного роста, г – образование междоузлий д – нити коры на междоузлиях; 2 – одноосевой тип таллома (Lemanea ): а – часть продольного разреза, б – поперечный разрез, в – разрез через кору с антеридиями; 3 – многоосевой тип таллома (Furcellaria ) в продольном и поперечном разрезе.

Клетка красных водорослей одета оболочкой, пектиновые и гемицеллюлозные компоненты которой сильно набухают и часто сливаются в общую слизь мягкой или хрящеватой консистенции. Нередко в стенках откладывается известь. При делении клеток у большинства красных водорослей в стенках остаются неутолщенные места - первичные поры, у более примитивных их нет.

Своеобразие заключается, прежде всего, в наборе пигментов, наряду с хлорофиллами а и d, каротинами и ксантофиллами багрянки содержат специфические - красный фикоэритрин и синий фикоцианин. Различное сочетание этих пигментов определяет окраску водорослей от ярко-красной до голубовато-зеленой и желтой.

Хлоропласты обладают оболочкой из двух мембран. Фикобилины локализованы в фикобилисомах, расположенных на поверхности тилакоидов. В «Биологическом энциклопедическом словаре и «Жизни растений» ошибочно указано, что К.В. содержат хлорофилл b , то не удивляйтесь, - это ошибка. Их хлоропласты произошли, по-видимому, от симбиотических цианобактерий. Хлоропласты с пиреноидами или без них. Тилакоиды расположены в хлоропластах одиночно.

Запасной продукт – багрянковый крахмал. Его зерна откладываются вне хлоропластов – в цитоплазме. Жгутиков нет даже у гамет.

Размножение. Для жизненного цикла К.В. характерно отсутствие жгутиковых стадий. Вегетативное размножение осуществляется делением клеток, фрагментацией слоевищ. Бесполое размножение осуществляется посредством спор. Моноспорангии, биспорангии, тетраспорангии и полиспорангии. Моноспоры, биспоры, тетраспоры и полиспоры.

Смена разных форм размножения, чередование бесполого и полового размножения. Смена гаплоидной и диплоидной фаз. Жизненный цикл или цикл развития. Спорофиты и гаметофиты.

Тип полового процесса красных водорослей – оогамия. Карпогон, трихогина, антеридии (сперматангии), спермации, сорусы, процесс оплодотворения, зигота, карпоспоры.

Женский орган - карпогон, состоит из расширенной базальной части - брюшка и отростка - трихогины. Карпогон обычно развивается на особой короткой карпогониальной ветви. Антеридии - мелкие, бесцветные клетки, внутри которых созревают голые, лишенные жгутиков, спермации. Спермации пассивно переносятся током воды, прилипают к трихогине. В месте контакта стенки растворяются, ядро спермация перемещается до яйцеклетки, где происходит слияние ядер. Дальнейшее развитие приводит к образованию карпоспор. Детали этого развития имеют важное систематическое значение. У одних красных водорослей содержимое зиготы (оплодотворенного карпогона) непосредственно делится с образованием неподвижных голых карпоспор, у других из оплодотворен-ного карпогона вырастают ветвящиеся нити - гонимобласты, клетки которых превращаются в карпоспорангии, производящие по одной карпоспоре. У большинства же красных водорослей гонимобласты развиваются не непосредственно из брюшка оплодотворенного карпогона, а из особых вспомогательных - ауксилярных клеток. Последние могут быть удалены от карпогона или же располагаются на талломе в непосредственной близости от него. В тех случаях, когда ауксилярные клетки удалены от карпогона, из его брюшка после оплодотворения вырастают соединительные, или ообластемные, нити. Их возникновению предшествует митотическое деление копуляционного ядра, и клетки ообластенных нитей содержат дипло-идные ядра. Ообластемные нити подрастают к ауксилярным клеткам, в точке контакта оболочки растворяются и между клеткой ообластемной нити и ауксилярной клеткой устанавливается сообщение. Это слияние клеток не сопровождается слиянием их ядер (диплоидного ядра клетки ообластемной нити и гаплоидного ядра ауксилярной). Однако слияние с ауксилярной клеткой стимулирует деление диплоидного ядра клетки ообластемной нити и развитие гонимобластов, клетки которых содержат диплоидные ядра и продуцируют диплоидные карпоспоры. Гонимобласты, развивающиеся карпоспоры, обычно рассматриваются как особая генерация - карпоспорофит. У наиболее высокоорганизованных красных водорослей ауксилярные клетки развиваются только после оплодотворения карпогона и в непосредственной близости от него. Ауксилярная клетка сливается с брюшком оплодотворенного карпогона, после чего из нее развиваются гонимобласты с карпоспорами. Карпоспорангии часто располагаются тесными группами - цистокарпиями, которые одеты псевдопаренхимной оболочкой.

Для высокоорганизованных красных водорослей характерны очень сложные циклы развития, при которых разные стадии, в частности гаметофит и спорофит, могут выглядеть совершенно различно. Ранее они были описаны как разные неродственные рода. Многообразие циклов развития лежит в основе систематики этой группы.

Два варианта жизненных циклов красных водорослей на примере родов Porphyra и Polysiphonia, которые являются представителями двух классов красных водорослей.

Гаплоидный набор хромосом на схемах обозначен как n, диплоидный – как 2 n.

Характеристика жизненных циклов Porphyra и Polysiphonia.

Схема жизненного цикла Porphyra

Красные водоросли широко используются человеком в хозяйстве. Многие багрянки съедобны и полезны (родимения и порфира). Промышленное использование красных водорослей основывается на присутствии в их оболочках филлокоидов - слизистых веществ из группы полисахаридов. Самый ценный продукт, получаемый из красных водорослей – агар (анфельция). Агар применяют как среду при культивировании микрооранизмов, в пищевой промышленности при приготовлении продуктов питания (желе, мармелад, мягкие конфеты, консервы). Кроме того, красные водоросли вместе с другими водорослями ис-

пользуют для производства водорослевой муки, которая идет на корм скоту и как удобрение.

Отдел подразделяется на два класса: Класс бангиевые (Bangiophyceae) и класс флоридеи (Florideophyceae) - две линии развития, представители класса Florideophyceae обладают более высокой организацией и сложными жизненными циклами.

Класс Bangiophyceae – Бангиевые

Одноклеточные, в том числе колониальные, многоклеточные формы. Тип структуры таллома коккоидный, пальмеллоидный, нитчатый, разнонитчатый, пластинчатый. Рост интеркалярный. Клетки одноядерные. Хлоропласт один или их несколько, осевые или постенные. Бесполое размножение автоспорами и моноспорами. Гаметы формируются непосредственно из вегетативных клеток. Половое размножение только у высокоорганизованных форм. Зигота делится и превращается в карпоспоры. Пресноводные, наземные и небольшое количество морских представителей. Представитель – род Porphyra.

Представители класса Bangiophyceae

1 - Porphyridium ; 2 - Compsopogon : a - часть таллома, b - нить с моноспорангиями, c - моноспора; 3 - Porphyra variegata .

Класс Florideophyceae – Флоридеевые

Многоклеточные, нитчатые или сложного анатомического строения. В основе строения всех форм лежит разветвленная нить. Пластинчатый тип структуры таллома отсутствует. Рост апикальный. Клетки одно- и многоядерные. Хлоропластов несколько, постенные. Вегетативное размножение редкое, в результате образования дополнительных ветвей от стелющихся нитей и подошвы. Бесполое разножение тетраспорами, биспорами, полиспорами, редко моноспорами. Половое размножение имеется. Мужские и женские гаметангии очень специализированы. Карпогон с трихогиной. Зигота в результате сложных превращений формирует карпоспоры. Имеется чередование гаметофита и спорофита, морфологически сходных или реже несходных, т.е. жизненный цикл гаплоидно-диплоидный с гетероморфной или изоморфной сменой генераций. Типичные морские обитатели. Представитель – род Polysiphonia.

Спорангии Rhodophyta

1 – моноспорангии: а – моноспоры; 2 – тетраспорангии.

Имеющих преимущественно красную окраску. В настоящее время известно более 600 родов и около 5 тысяч видов этих растений . Представители данной группы – порфира, грациллярия, анфельция. Ископаемые красные водоросли известны с мелового периода. В процессе эволюции их считают наиболее примитивными растениями – предшественниками более организованных форм.

Практически все виды красных водорослей – обитатели соленых водоемов (морей, океанов), только около 200 видов – пресноводные формы. Обитают багрянки и в прибрежной полосе, и на большой глубине (до 200 м), где часто являются преобладающими формами в морской флоре. В морях России встречается более 400 видов.

Обычно красные водоросли – это достаточно крупные растения, реже встречаются микроскопические виды. В этой группе есть нитчатые и псевдопаренхимные формы, редкие одноклеточные виды (бапгиевые). Характерно отсутствие истинно паренхимных форм.

Таллом . Слоевище типичного представителя группы имеет сложное анатомическое строение. Окраска различна – от ярко-красной, малиновой до оттенков желтого и голубовато-зеленого цвета, что обусловлено сочетанием различных пигментов в хлоропластах клеток.

Строение клетки . Все эти водоросли эукариоты. Клеточная стенка представлена основной тканью из фибрилл целлюлозы либо ксилана и аморфной материей, состоящей из агара, агароидов, каррагинана, имеющих желирующие свойства. У некоторых видов клеточная стенка пропитана карбонатом кальция или магния, что придает ей повышенную прочность. Так, кораллиновые водоросли внешне выглядят как кораллы, так как их оболочки сильно кальцинированы.

В хлоропластах клеток содержатся, кроме хлорофилла и каротиноидов, ряд синих и красных пигментов, определяющих окраску водорослей. В качестве запасного питательного вещества в клетках красных водорослей накапливается багрянковый крахмал (близкий по строению к гликогену и амилопектину), который краснеет от йода, содержащегося в морской воде. Также в цитоплазме запасаются многоатомные спирты и флоридозид – низкомолекулярный углеводород.

Размножение красных водорослей . Размножение происходит посредством полового процесса, вегетативное или бесполое. Бесполое размножение осуществляется неподвижными спорами. При половом происходит слияние мужских половых клеток (спермаций) с женскими (карпогонами). Появляются нитевидные выросты, несущие карпоспоры, - диплоидное поколение.

Багрянки играют важную роль в природе и жизни морских обитателей. Эти растения служат кормом морским животным, участвуют в естественном самоочищении водоемов, иногда определяют характер флоры в определенных областях.

Значение . Огромное практическое значение имеют такие водоросли из данного отдела, как анфельция, филлофлора, гелидиум, фурцелярия, из которых получают желеобразующие вещества – агар-агар, карраген, агароид. Некоторые виды багрянок употребляют в пищу (порфира, грацилярия).

На больших глубинах, до 250 метров, растут красные водоросли , иначе называемые багрянками . В сочетании с кораллами и яркими рыбами разнообразно окрашенные багрянки создают неповторимую красоту подводного мира. Это преимущественно крупные водоросли, но, например, к классу бангиевых принадлежат и микроскопические красные водоросли.

Почему красные водоросли могут расти на такой значительной глубине? Этот вопрос был задан в ЕГЭ по биологии. Водорослям позволяет расти на большой глубине красный пигмент фикоэритрин . Благодаря ему при фотосинтезе красные водоросли поглощают зеленые, голубые, сине-фиолетовые лучи спектра. Именно эти лучи, в отличие от красных, способны проникнуть глубоко в толщу воды.

Для красных водорослей характерно споровое бесполое размножение, а также половое размножение (оогамия), иногда встречается и вегетативное размножение частями таллома.

К красным водорослям относятся филлофора, порфира, грациллярия, птилота, хондрус, всего же их насчитывается около пяти тысяч видов.

Порфира - плоская и тонкая овальная пластинка до полуметра в диаметре. Для нее характерно только половое размножение. Мужские половые клетки не имеют жгутиков (спермии). Это и понятно, так как на большой глубине под толщей воды сложно передвигаться с помощью жгутика.

Значение водорослей

Место в цепях питания, влияние на природу

1. Огромная масса водорослей создает фитопланктон, причем даже в арктических морях насчитывается 20-30 млн особей на 1 кубический метр воды. Это первичная продукция, являющаяся основой пищевой цепочки.

2. Фитопланктон служит пищей для зоопланктона (вторичная продукция), который поедается крупными морскими обитателями, например, китами. Интересно, что Тур Хейердал во время экспедиции на плоту «Кон-Тики» попробовал «суп» из планктона и нашел его довольно вкусным и питательным.

3. Донные водоросли дают приют рыбам и разнообразным морским животным и также являются пищей для них. Ламинарию, например, с удовольствием поедает морской еж.

4. Водоросли насыщают океаны и атмосферу кислородом.

5. Однако при массовом размножении водорослей (например, хламидомонады) в пору так называемого «цветения» воды, содержание кислорода в ней падает и вода насыщается токсинами. От недостатка кислорода гибнут речные обитатели.

Значение для человека

1. Водоросли во многих регионах тысячи лет употребляются в пищу. Особенно широкой популярностью пользуются такие бурые и красные водоросли, как ламинария, ундария, порфира, хидзики (и вообще саргассовые).

2. Красные водоросли - источник йода, особенно некоторые богатые им виды.

3. Также красные водоросли являются источником агар-агара - гелеобразующего вещества, которое используется в кондитерской промышленности, при культивировании бактерий и пр.

4. С помощью водорослей производится очистка сточных вод от фтора, азота и пр., а также воздуха от углекислого газа (в этом преуспели хламидомонада, хлорелла, эвглена).

5. Водоросли являются пищевыми добавками: спирулина, ламинария, фукус, ульва, хлорелла и другие.

Водоросли, благодаря большому количеству полезных веществ и легкой усвояемости, давно используются человеком не только в пищу, но и для проведения косметических процедур. Одной из наиболее полезных морских трав считаются красные водоросли. В России красная водоросль, или багрянка, распространена в холодных морях – Баренцевом и Белом. В Японии, кроме естественной среды, их специально культивируют для дальнейшего использования. Насчитывается около тысячи видов красной морской водоросли, а особой популярностью пользуются порфира и родимения.

Полезные вещества в красных водорослях

В своем составе красные водоросли содержат большое количество белка и минеральных веществ:

• селен;
• марганец;
• кальций;
• фосфор;
• линолевую кислоту;
• лецитин;
• железо;
• каротин;
• витамины А, В, С, D, E.

Такой состав наделяет багрянку противовоспалительными, антибактериальными и противогрибковыми свойствами.

Лекарственные свойства красных водорослей

Научные изыскания последних лет отмечают, что препараты, созданные на основе этих водорослей, обладают мощным лечебным и профилактическим эффектом. Именно красным водорослям приписывают низкий процент заболевания раком молочной железы у японских женщин, из-за их обилия в пищевом рационе (до 25%).

Прием красных водорослей в пище повышает антиоксидантный статус, что позволяет использовать его для профилактики онкологических заболеваний легких, желудка, мозга.

Сульфатрированные углеводы, входящие в состав водоросли, способствует уменьшению развития вируса иммунодефицита человека. Также красную водоросль используют для получения экстракта, применяемого в комплексной терапии больных СПИДом.

Прием в пищу экстракта красных морских водорослей обогащает организм необходимыми веществами, что способствует повышению иммунитета, ускоряет заживление переломов, ран, стимулирует восстановление хрящевой ткани. Регулярное употребление багрянки:

• снижает уровень никотина в крови при курении;
• повышает эффективность лечения при катаракте и других офтальмологических заболеваниях;
• замедляет старение.

В детском возрасте прием экстракта красной водоросли способствует укреплению костной ткани и повышению сопротивляемости инфекционным заболеваниям.

Применение красных водорослей в кулинарии

Красные водоросли активно используются в пищу жителями Азии. Наиболее известное нам применение водорослей в сушеном виде – это листы нори для приготовления ролл и суши. Кроме того, их добавляют в супы и десерты (рисовые шарики и пирожные). В Англии и Ирландии их используют в качестве гарнира, предварительно отварив и затем обжарив.

Также из красных водорослей Gelidium amansii изготавливают агар-агар – желирующих продукт, который обладает такими же полезными свойствами, как и сама водоросль. Агар-агар активно применяется в пищевой промышленности для приготовления суфле, мармелада, заливных блюд, зефира и т.д.

В народной медицине это вещество из красных водорослей используется в качестве легкого слабительного средства. А регулярное потребление блюд, приготовленных с агар-агаром:

• поможет ;
• нормализует кислотность желудка;
• поспособствует снижению холестерина в крови.

Применение красных водорослей в косметологии

Способность замедлять старение сделало красную водоросль незаменимой в косметологии. Многие косметические компании добавляют ее в состав своих антивозрастных средств.

Багрянки, по-другому именуемые красными водорослями, обладают преимущественно окраской красных оттенков. Большинство из них — довольно крупные по размеру растения. Однако, могут встречаться и микроскопические представители багрянок. Остатки ископаемых водорослей, найденные и детально изученные исследователями, свидетельствуют об их древнем происхождении и использовании в древнем мире. Эти ископаемые известны еще с мелового периода. Обитающие преимущественно в морских глубинах, красные водоросли можно встретить даже в пресной воде и почве.


Среди множества видов этого растения самое большое практическое значение принадлежит анфельции, гелидиумуму, филлофоре, фурцелярии, порфире. Красные водоросли составляют важную часть коралловых рифов. Они крайне редко встречаются в компании обычных водорослей, так как в своем клеточном составе могут содержать карбонат кальция. Это придает им большей стойкости и живучести. От других растений красных водорослей отличает сложный жизненный цикл и многоуровневое развитие.

К отделу водорослей под названием багрянки, или красные водоросли, ученые относят больше 600 родов , куда входят примерно пять тысяч этих растений.

Из всех водорослей этого вида всего 200 видов выбирают для существования пресные воды рек или озер.

Один из видов пресноводных красных водорослей — батрахоспермум четковидный — находится в Красной книге Республики Беларусь.

Окраска водорослей зависит от сочетания разнообразных пигментов в хиропластах клеток, которые придают им от ярко-красного и малинового до желтого или голубовато-зеленого цветов.

Красные водоросли встречаются в самых разных формах: нитеобразные, в виде кустиков, пластинок, корок и кораллов.

Такие виды красных водорослей, как порфира и грацилярия , употребляются в пищу. Их применяют в блюдах японской кухни, добавляя в супы и десертные блюда. Красные водоросли используют в уэльской и ирландской кухнях, где они представляют собой гарнир, предварительно отваренный и обжаренный перед подачей. Наиболее известное применение в сушеном виде это растение нашло в приготовлении ролл и суши. Также из слоевища красной водоросли, которая относится к самому распространенному виду съедобных багрянок, делают приправу.


Водоросли рода Порфира в Японии получили название нори . Такое же название принадлежит продуктам, приготовленным из этой водоросли. В современном мире нори составляет около 25 процентов питания в рационе каждого жителя Японии.

Некоторые лингвисты предполагают, что в старые времена нори в Японии выполняли функцию клея, так как этим словом называли клеящее вещество.

Для человеческого организма красные водоросли полезны своим богатым составом витаминов и минералов. В своем составе они содержат много белка и большое количество селена, марганца, кальция, фосфора, йода, линолевой кислоты, лецитина, железа, каротина, витаминов А, В, С, Д, Е. Изучая химический состав и свойства красных водорослей более углубленно, ученые пришли к выводу, что багрянки оказывают уникальное воздействие на организм. Научные исследования показали, что, благодаря сульфатированным углеводам, содержащимся в багрянках, оказывается сопротивление развитию вируса СПИДа. Именно поэтому вытяжки и экстракты из этих растений применяют для изготовления препаратов от болезней, вызванных вирусом иммунодефицита человека. Также состав водорослей позволяет использовать препараты на их основе как противовоспалительное, антибактериальное и противогрибковое средство. При регулярном употреблении багрянки человек может снизить уровень никотина в крови, а также замедлить процессы старения организма.

Одна из красных водорослей, живущих в Северном море, называется хондрус . Она получила широкое применение в лечении заболеваний дыхательных путей.

В косметическом производстве получил широкое применение агар-агар для приготовления паст, кремов и гелей. В пищевой промышленности этот компонент важен для получения желе, пастилы, изготовления мармелада и других продуктов.
Кроме этого, багрянкам отводится важнейшая роль в природе. В жизни морских обитателей они выполняют функцию пищи, способны участвовать в процессе естественного очищения водоема, могут влиять на определение характера флоры в некоторых областях. Заросли, состоящие из крупных багрянок, иногда могут тянуться на десятки километров, создавая под водой целые леса и луга. В этом случае, они являются не только кормом, но и местом для размножения и укрытия животных.