Лабораторна робота №18

Тема: НИЖЧІ РОСЛИНИ: ВОДОРОСТІ ТА ЛИШАЙНИКИ (ЯК СИМБІОЗ ГРИБА І ВОДОРОСТІ)

Мета: ознайомитись із особливостями будови талому водоростей та лишайників, їхньою систематикою.

Завдання: засвоїти основи альгології та ліхенології, вивчити систематику нижчих рослин, типових представників деяких відділів водоростей.

Обладнання й матеріали: мікроскоп МБР-1 або Біолам, живі чи фіксовані препарати водоростей, таблиці із життєвими циклами водоростей, гербарій лишайників, відеоматеріали, визначник.

ВОДОРОСТІ – АLGAE

Водорості – це нижчі таломні, або сланеві спорові рослини, що містять у своїх клітинах фотосинтезуючі пігменти і живуть переважно у воді.

Основною структурною одиницею талому водоростей є клітини. Вони можуть бути голі або вкриті різними покривами – пектиновою чи пектиново-целюлозною оболонкою, кремнеземовою текою або іншими мінералізованими покривами.

Протопласт водоростей, за винятком прокаріот, диференційований на цитоплазму з органоїдами і ядро. Клітини переважно одноядерні, але бувають дво-, три- і багатоядерні. Серед органоїдів найбільшої уваги заслуговує хлоропласт, що складається з двомембранної оболонки, строми і ламел, що не утворюють гран. У хлоропластах є піреноїди – білкові тільця, що синтезують полісахариди.

Водорості, за винятком червоних, синьозелених і деяких зелених, рухаються самі або утворюють рухомі стадії. Здатність до руху забезпечується джгутиками, війками або несправжніми війками.

Талом водоростей – одноклітинний, колоніальний, неклітинний або багатоклітинний. Вони утворюють дев’ять основних типів морфологічної структури талому: амебоїдну, монадну, кокоїдну, пальмелоїдну, нитчасту, різнонитчасту, пластинчасту, сифональну і харофітну.

Розмноження водоростей – вегетативне, безстатеве і статеве. Вегетативно розмножуються частками слані або спеціальними бруньками, бульбочками, акінетами; безстатево – зооспорами або спорами.

Статеве розмноження дуже різноманітне: хологамія, автогамія, кон’югація, ізогамія, гетерогамія, оогамія. У багатьох водоростей має місце чергування спорофіта і гаметофіта.

За пристосуванням до різноманітних умов водорості діляться на такі екологічні групи: водні (планктонні, бентосні, перифітонні), аерофітні, ґрунтові, водорості гарячих джерел, водорості снігу і льоду, водорості солоних водойм, водорості вапнякових субстратів.

До водоростей належить близько 40 тис. видів, які ділять на десять (шістнадцять) відділів, переважно за забарвленням і, особливостями будови: синьо-зелені, динофітові, золотисті, діатомові, жовто-зелені, бурі, червоні, евгленові, зелені.

Рис. 18.1. Жовтозелені водорості

Рис. 18.2. Синьозелена водорість носток: а –загальний вигляд; б – вигляд при малому збільшенні мікроскопа; в – вигляд при великому збільшенні мікроскопа: 1 – гормогоній; 2 – гетероциста

Рис. 18.3. Різноманітність зелених водоростей

Рис. 18.4. Будова хламідомонади (Chlamydomonas sp.)

Рис. 18.5. Зелена водорість спірогіри: а – будова клітини спірогіри; б – кон'югація спірогіри: 1 – клітинна оболонка; 2 – цитоплазма; 3 – ядро; 4 – хроматофор; 5 – вакуоля; 6 – піреноїди

Рис. 18.6. Різноманітність діатомових водоростей

Рис. 18.7. Прісноводні види діатомових водоростей

Рис. 18.8. Пінулярія

Рис. 18.9. Бурі та червоні водорості

ЛИШАЙНИКИ

Лишайники – це своєрідна група живих істот, які утворилися внаслідок симбіозу деяких видів зелених і синьо-зелених водоростей та деяких видів сумчастих грибів і базидіоміцетів.

Мікологи вважають, що лишайники виникли з різних груп грибів, які вступили у співжиття з водоростями, і тому вони мають бути віднесеними до царства грибів. Згідно з іншою точкою зору лишайники розглядаються як особливий, самостійний єдиний відділ рослинного світу, що не відноситься ні до нижчих, ні до вищих рослин.

Лишайники – це організми, в тілі яких об'єднані водорості й гриби, утворюючи комплексний симбіотичний організм з новими морфологічними, фізіологічними та екологічними властивостями. Живляться лишайники симбіотично: гіфи гриба забезпечують водорості водою та мінеральними речовинами, а також захищають водорість від яскравого освітлення, сильного перегрівання променями сонця і висихання. Водорості у процесі фотосинтезу синтезують органічні речовини і передають їх грибам.

Питання про взаємовідносини гриба і водорості в тілі лишайника до цього часу остаточно не з'ясовано. Існують гіпотези про паразитизм гриба на водорості, двобічний взаємозв'язаний паразитизм, паразитизм водорості на тілі гриба і найбільш поширена гіпотеза взаємовигідного симбіозу, Відомо більше 20 тис. лишайників. Від інших організмів, у тому числі і від окремих грибів і водоростей, вони відрізняються за формою, будовою, характером обміну речовин, особливими лишайниковими кислотами, способами розмноження, повільним ростом (від 1 до 8 MM зарік).

Слань лишайника складається з переплетених ниток грибниці – гіф – і розташованих між ними клітин або ниток водоростей. Розрізняють два основних типи мікроскопічної структури слані лишайників: гомеомерний і гетеромерний.

Водоростевий компонент лишайника (фікобіонт) представлений синьо-зеленими, зeлeними, жовіто-зеленими і бурими водоростями. Представники 28 родів цих відділів водоростей вступають у симбіоз з грибами. Найпоширеніший фікобіонт лишайників – зелена водорість требуксія, з інших зелених – хлорела, хлорокок. Із синьо-зелених водоростей найбільш звичайними в таломі лишайників є носток і глеокапса.

Більшість цих водоростей у природі живе самостійно, але деякі зустрічаються лише в лишайниках (требуксія, кокомікс), у вільному стані вони поки-що не виявлені. Водорості в слані лишайшіка дуже змінюють свій зовнішній вигляд. Особливо це стосується нитчастих водоростей, які в лишайнику розпадаються до окремих клітин і змінюються до невпізнанності. В лишайнику водорості стають більш стійкими до високих температур, можуть переносити тривале висушування. При культивуванні їх на штучних середовищах (окремо від грибів) набувають вигляд, характерний для форм, що живуть у природі.

Грибний компонент лишайника представлений деякими видами сумчастих грибів і базидіоміцетів. Кожний з компонентів лишайника зберігає властивий йому спосіб розмноження. Сумчасті гриби утворюють на поверхні талому лишайника апотеції або перитєції з сумками та сучкоспорами. Спори розносяться вітром, за сприятливих умов проростають у гіфи, які, зустрівши клітини відповідного виду водорості, обплітають їх і утворюють лишайник; якщо гіфи гриба не зустрінуть водорості, вони гинуть. Водорість може існувати самостійно.

Слань лишайників різноманітна за формою, розмірами, будовою, забарвленням. Колір слані зумовлений наявністю пігментів у оболонках гіф і плодових тілах грибів. Розрізняють п'ять груп пігментів: зелені, сині, фіолетові, червоні і коричневі. Пігменти утворюються тільки на світлі. Чим більше світла в місці існування лишайників, тим яскравіше вони мають забарвлення. За морфологічними ознаками лишайники поділяють на коркові, листуваті і кущисті.

Рис. 18.10. Морфологічні форми слані лишайника: 1. Накипний на камінні, 2. Накипний на корі дерев, 3. Листуватий, 4. Кущистий

У коркових, або накипних, лишайників слань має вигляд забарвленої кірки або нальоту, що приростає дуже щільно до субстрату. Товщина кірки різна – від ледве помітного накипу або порошкоподібного нальоту до 0.5 см, діаметр – від кількох міліметрів до 20-30 см. Ростуть накипні лишайники на поверхні ґрунтів, гірських порід, корі дерев і кущів, оголеній деревині, що гниє. До цієї групи лишайників належить багато видів (близько 80%), що зустрічаються в різних умовах.

Листуваті лишайники мають форму пластинок різного забарвлення, розташованих горизонтально на субстраті (пармелія). Звичайно пластинки округлі, 10-20 см у діаметрі. Характерною особливістю листуватих лишайників є неоднакове забарвлення і будова верхньої і нижньої поверхні слані. У більшості з них на нижній частині слані утворюються органи прикріплення до субстрату – ризоїди, які складаються із зібраних у нитки гіф. Ростуть вони на поверхні ґрунту, серед мохів, на корі дерев. Листуваті лишайники порівняно з накипними є більш високоорганізованими.

У кущистих лишайників слань стеблоподібної форми, прикріплюється до субстрату невеликими ділянками нижньої частини, а верхня частина розгалужена і піднята над поверхнею або звисає з дерев – "бородаті лишайники". За рівнем організації кущисті лишайники – вищий етап розвитку слані, їхня слань буває різних розмірів: від кількох міліметрів до 30-50 см, Бородаті лишайники можуть досягати 7-8 м (уснеа). До кущистих лишайників відносять ягель, цетрарію, алекторію, нейропогон, евернію та ін.

Розмножуються лишайники в основному вегетативно – частинами слані, які не є спеціалізованими органами вегетативного розмноження. Крім того, розмноження проходить ізидіями (виростами слані), а також соредіями (невеличкими утворами, які складаються з клітин водоростей, обплетених гіфами грибів). Соредії та ізидії – особливі "органи" розмноження лишайників як комплексних організмів. Соредії утворюються всередині слані в гонідіальному шарі листуватих та кущистих лишайників.

Ізидії – вирости верхньої кірки слані. На відміну від соредій ізидії не висипаються на поверхню слані, а разом з його шматочками відламуються тваринами чи людиною і в сприятливих умовах розростаються у лишайник. Розмноження ізидіями зустрічається у 15% лишайників.

Живлення лишайників здійснюється за рахунок фотосинтезу у клітинах водоростей. Синтезовані при цьому органічні речовини використовуються грибом.

Лишайники невибагливі до умов середовища і характеризуються високою стійкістю до впливу несприятливих факторів. Характерна біологічна особливість лишайників – утворення так званих лишайникових кислот, які відкладаються на поверхні гіф у вигляді кристалів, паличок, зерняток і т.д. У зв'язку з широким розповсюдженням лишайники відіграють важливу роль у природі як продуценти біомаси. Селячись на гірських породах, вони сприяють вивітрюванню їх, а після відмирання утворюють невелику кількість гумусу, на якому можуть оселятися інші рослини.

Лишайники служать укриттям і їжею для багатьох безхребетних тварин. Ними живляться і деякі крупні хребетні, наприклад, олені.

ХІД РОБОТИ

1.                 Опрацювати теоретичний матеріал щодо систематики і екології водоростей із Лекції 18. Заповнити таблицю 18.1, представників родів виписати із додатку А.

Таблиця 18.1

Характеристика основних груп водоростей

№	Відділ	Характеристика	Представники
1.
2.
3.
4.

2.                 Зарисувати типових представників кожного відділу водоростей: ботрідіум, вошерію, носток, хламідомонаду, спірогіру, вольвокс, кладофору, навікулу, пінулярію, фукус, ламінарію, саргасум, порфіру, філофору.

3.                 Законспектувати матеріал про будову лишайників із прикладами видів.

За зовнішньою будовою слані виділяють три морфологічних групи лишайників.:

1.     накипні – слань повністю або частково занурена у субстрат і має вигляд суцільних або лускатих кірок, бородавок, зерняток (напр. Lecanora dispersa, Verrucaria muralis);

2.     листуваті – слань у вигляді горизонтально розпростертих на субстраті, розчленованих пластинок (напр. Xanthoria parietina, Parmelia sulcata, Peltigera canina);

3.     кущисті – слань у вигляді прямостоячих або звислих кущиків (напр. Usnea hirta, Cladina rangiferina).

Слань має різноманітне забарвлення за рахунок наявності пігментів п’яти основних кольорових груп: зелені, блакитні, фіолетові, червоні, коричневі. Анатомічна будова слані Л. представлена двома типами.

У гомеомерній слані клітини фікобіонта більш-менш рівномірно розміщуються між гіфами мікобіонта (напр. слизовий Л. – Collema crispum).

Для гетеромерної слані характерною є наявність шарів, що відрізняються морфологією і виконуваними функціями; слань може мати від 3 (накипні) до 4 (листуваті), 5 (кущисті) шарів. 

4.     Зарисувати морфологічні форми слані лишайника (див. рис. 18.10).

5.     Опрацювати матеріали за посиланнями:

1) Водорості. Вступ

https://en.ppt-online.org/165630

https://naurok.com.ua/prezentaciya-vodorosti-287265.html

2) Систематична структура водоростей

https://present5.com/sistematichna-struktura-vodorostej-ta-%D1%97x-polozhennya-v-suchasnij/

3)    Зелені, бурі, діатомові водорості

https://naurok.com.ua/prezentaciya-vodorosti-hnya-harakteristika-97961.html

4)    Червоні водорості

https://naurok.com.ua/prezentaciya-chervoni-vodorosti-bagryanki-216653.html

https://ukrayinska.libretexts.org/%D0%91%D1%96%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F/%D0%91%D0%BE%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%96%D0%BA%D0%B0/%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%B0%D1%82%D0%BB%D0%B0%D1%81_%D0%B4%D0%BB%D1%8F_%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%96%D0%BA%D0%B8_(Morrow)/04%3A_%C2%AB%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%C2%BB/4.05%3A_%D0%A7%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%BE%D0%BD%D1%96_%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%96

5)    Лишайники

https://naurok.com.ua/prezentaciya-lishayniki-347062.html

6.     Зробити висновки про різноманіття нижчих рослин, вказавші відділи, які туди належать.

Контрольні запитання:

1.     Знати відділи водоростей

2.     Знати представників і морфологію водоростей різних відділів.

3.     Екологічна функція водоростей.

4.     Що собою становлять лишайники?

5.     Які форми слані лишайників вам відомі?

6.     Що вам відомо про способи розмноження лишайників?

7.     Які види накипних, листуватих та кущистих лишайників ви знаєте?

8.     Де поширені лишайники?

9.     В чому полягає роль лишайників в природі?

Додаток А

КЛАСИФИКАЦІЯ ВОДОРОСТЕЙ

НАДЦАРСТВО ПРОКАРІОТИ – PROCARIOTA

Відділ Синьозелені водорості – Cyanophyta

Клас Cyanophyceae

Порядок Хроококальні – Chroococcales

Рід мікроцистіс – Microcystis (M. aeruginosa)

Рід мерисмопедія – Merismopedia

Рід глеокапса – Gloeocapsa

Порядок Осциляторіальні – Oscillatoriales

Рід осциляторія – Oscillatoria

Порядок Ностокальні – Nostocales

Рід глеотрихія – Gloeotrichia

Рід анабена – Anabaena

Рід носток – Nostoc

НАДЦАРСТВО ЕВКАРІОТИ – EUCARIOTA

Царство Водорості – тубулокристати Tubulocristates

Відділ Жовтозелені водорості – Xanthophyta

Клас Xanthophyceae

Порядок Вошеріальні – Vaucheriales

Рід вошерія – Vaucheria

Порядок Ботридіальні – Botrydiales

Рід ботридій – Botrydium

Рід ботридіопсис – Botrydiopsis

Відділ Бурі водорості – Phaeophyta

Клас Phaeophyceae

Порядок Ламінаріальні – Laminariales

Рід Ламінарія, або морська капуста – Laminaria

Рід Макроцистіс – Macrocystis

Порядок Фукусові – Fucales

Рід Фукус – Fucus

Рід Цистозейра – Cystoseira

Рід Саргас – Sargassum

Відділ Діатомові водорості – Bacillariophyta

Клас Косцинодискофіцієві, або Центричні – Coscinodiscophyceae (Centrophyceae)

Порядок Мелозиральні – Melosirales

Рід Мелозіра – Melosira

Клас Фрагілярієфіцієві, або Безшовні – Fragilariophyceae

Порядок Фрагіляріальні – Fragilariales

Рід фрагілярія – Fragilaria

Рід астеріонела – Asterionella

Рід діатома – Diatoma

Клас Бацилярієфіцієві, або Шовні – Bacillariophyceae

Порядок Цимбеляльні – Cymbellales

Рід гомфонема – Gomphonema

Рід цимбела – Cymbella

Порядок Навікуляльні – Naviculales

Рід навікула – Navicula

Рід пінулярія – Pinnularia

Порядок Бациляріальні – Bacillariales

Рід ніцшия – Nitzschia

Порядок Суриреляльні – Surirellales

Рід сурірела – Surirella

Відділ Червоні водорості – Rhodophyta

Клас Bangiophyceae

Порядок Порфіридіальні – Porphyridiales

Рід порфіридій – Porphyridium

Порядок Бангіальні – Bangiales

Рід бангія – Bangia

Рід порфіра – Porphyra Клас Florideophyceae

Порядок Немаліальні – Nemaliales

Рід батрахосперм – Batrachospermum

Порядок Коралінальні – Corallinales

Рід літотамній – Lithothamnion

Рід кораліна – Corallina

Порядок Анфельцальні – Ahnfeltiales

Рід анфельція, або морський мошок – Ahnfeltia

Порядок Гігартинальні – Gigartinales

Рід філофора – Phyllophora

Рід хондрус, або ірландський мох – Chondrus

Порядок Родіменіальні – Rhodymeniales

Рід родіменія – Rhodymenia

Порядок Цераміальні – Ceramiales

Рід церамій – Ceramium

Рід полісифонія – Polysiphonia

Відділ Зелені водорості – Chlorophyta

Клас Хлорофіцієві – Chlorophyceae

Порядок Вольвокальні – Volvocales

Рід хламідомонада – Chlamydomonas

Рід дюналієла – Dunaliella

Рід гематокок – Haematococcus

Рід гоніум – Gonium

Рід пандоріна – Pandorina

Рід евдоріна – Eudorina

Рід вольвокс – Volvox

Порядок Хлорококальні – Chlorococcales

Рід хлорокок – Chlorococcum

Порядок Хетофоральні – Chaetophorales

Рід стигеоклоній – Stigeoclonium

Рід драпарнальдія – Draparnaldia

Порядок Сценедесмальні – Scenedesmales

Рід гідродикцій, або водяна сіточка – Hydrodictyon

Рід педіастр – Pediastrum

Рід сценедесм – Scenedesmus

Порядок Едогоніальні – Oedogoniales

Рід едогоній – Oedogonium

Рід бульбохете – Bulbochaete

Клас Требуксієфіцієві – Trebouxiophyceae

Порядок Требуксіальні – Trebouxiales

Рід требуксія – Trebouxia

Рід десмокок – Desmococcus, за синонімічними назвами

протокок (Protococcus) та плеврокок (Pleurococcus).

Порядок Хлореляльні – Chlorellales

Рід хлорела – Chlorella

Клас Ульвофіцієві – Ulvophyceae

Порядок Улотрихальні – Ulotrichales

Рід улотрикс – Ulothrix

Порядок Ульвальні – Ulvales

Рід ульва, або зелений морський салат – Ulva

Рід ентероморфа, або кишечниця – Enteromorpha

Порядок Кладофоральні – Cladophorales

Рід кладофора – Cladophora

Рід ризоклоній – Rhizoclonium

Порядок Трентеполіальні – Trentepohliales

Рід трентеполія – Trentepohlia

Клас Харофіцієві – Charophyceae

Порядок Харальні – Charales

Рід хара – Chara

Рід нітелла – Nitella

Порядок Зигнематальні – Zygnematales

Рід спірогіра – Spirogyra

Рід зигнема – Zygnema

Рід мужоція – Mougeotia

Порядок Десмідіальні – Desmidiales

Рід клостерій – Closterium

Рід космаріум – Cosmarium