Что такое спирогира в биологии
Спирогира
Спироги́ра (лат. Spirogyra ) — нитчатая водоросль семейства Zygnemataceae.
Тело спирогиры — неветвящаяся нить, состоит из одного ряда цилиндрических клеток.
Размножение вегетативное (делением клеток) или половое (конъюгация). При конъюгации клетки двух соседних разнознаковых («+» или «-») нитей соединяются между собой боковыми выростами, образуется копуляционный канал, по которому протопласт одной клетки перетекает в другую и сливается с содержимым последней. Клетка, в которой произошло слияние (зигота), закругляется, отделяется от нити и, одеваясь толстой оболочкой, превращается в зигоспору. Зигоспора перезимовывает и весной проходит мейоз, давая 4 споры, три из которых отмирают, а одна прорастает в молодую нить («+» или «-»). Все стадии, кроме зиготы и зигоспоры, — гаплоидны.
Спирогира одна из наиболее распространенных водорослей пресных вод всех частей света, встречается также и в солоноватых водах. Спирогира образует большие ватообразные скопления, которые плавают на поверхности воды или стелятся по дну и очень часто встречаются в тине стоячих и текучих вод, в прудах, болотах, канавах, речках, ручьях, бассейнах и т. д.
Вследствие большой величины клеток спирогиры, достигающей у некоторых ее видов до 0,01 мм, вследствие ясности их строения, эта водоросль является одной из наиболее хорошо изученных и служит классическим объектом при изучении анатомии клетки водоросли.
Род разделяется на 2 подрода: Euspirogyra — сливающиеся клетки одинаковы по размеру, копуляционный канал развит — и Sirogonium — сливающиеся клетки различны по размеру, копуляционный канал развит слабо или совсем отсутствует, поэтому клетки сливаются друг с другом непосредственно. Известно около 200 видов спирогир.
К. А. Тимирязев о спирогире
Вот микроскопическая водоросль, уже нам знакомая спирогира, с ее характеристическими спиральными лентами хлорофилла (рисунок справа). В известный момент развития этого организма составляющие его нити принимают параллельное положение, как это видно на рисунке. В некоторых клетках содержимое собирается в круглые или овальные клубки, и в то же время на двух смежных клеточках образуются вздутия стенки. Эти бугорки растут навстречу, сталкиваются, разделяющая их перегородка всасывается, исчезает, и тогда содержимое двух клеточек сливается в одну массу, причем совершенно безразлично, перельется ли содержимое из левой нити в правую или наоборот. Образовавшаяся таким образом округлая масса получает оболочку и превращается в спору, которая, освободившись, может прорасти и дать начало новому организму, новой нити спирогиры. Здесь мы, следовательно, встречаем процесс оплодотворения в крайне простой форме: две клеточки сливаются, чтобы дать начало одной, которая и служит для воспроизведения организма.
Места обитания спирогиры, особенности строения и размножения
Спирогира — один из представителей семейства зигнемовых, относится к роду нитчатых зеленых водорослей. Это самый распространённый вид водорослей на всей планете. Она предпочитает водоёмы с пресной водой (в стоячих или с небольшим течением). На поверхности озер и прудов, а также на дне ее можно увидеть в виде слоя тины, покрытой слизью. На территории стран СНГ известно около 120 разновидностей спирогиры, а всего их насчитывается более двух сотен.
Спирогира – самый распространенный вид водорослей
Среда обитания и биологические особенности
Несмотря на то, что спирогира представляет организмы очень близкие к высшим растениям, она отличается простейшим строением и примитивной жизнедеятельностью. Из-за большого скопления тончайших нитей на водоемах образуются напоминающие вату комки, которые могут покрывать абсолютно всю поверхность воды. Чаще всего водоросль можно заметить на заиленных канавах и прудах, в болотах, реках. При отсутствии правильного ухода и регулярной чистки спирогира появляется и в бассейнах.
Места, где обитает спирогира, не ограничиваются естественными водоемами. Владельцы домашних аквариумов нередко встречаются с этим представителем водорослей и не знают, как с ней бороться. Причиной ее появления и активного распространения является загрязнение воды органическими компонентами (мертвые рыбки, избыточное количество корма), а также нерегулярная подмена воды и забитые системы фильтрации. Спирогира обитает и в хорошо освещенных условиях, поэтому избыток света способствует ее возникновению в аквариумах.
Одной из наиболее интересных характеристик спирогиры является ее строение. Таллом представляет собой неветвящуюся нить, образованную множеством цилиндрических клеток одинаковых по размеру. Длина одной клетки составляет около 0,01 мм, а ширина одной нити может колебаться в диапазоне 5−200 мкм. Такие размеры позволили специалистам провести изучение этого вида более подробно, чем других водорослей, и составить их описание.
Стенки клеток образованы углеводами, что делает спирогиру схожей с высшими растениями по строению. Каждая из них покрыта оболочкой из целлюлозы со слоем слизи. Внутриклеточное пространство заполнено соком, в нем же находится ядро и хлоропласты. Особенности строения обуславливают и механизм питания: исключительно с помощью фотосинтеза. Этот вид обитателей пресных водоемов не может питаться полезными веществами из почвы или воды.
Варианты размножения
Особенностью размножения спирогир является то, что они никогда не производит споры. Ученые выделяют два способа образования новых клеток и нитей в цикле развития спирогиры:
В процессе конъюгации получается своеобразная лесенка. По образовавшемуся каналу из клетки в клетку переходит протопласт, формируя зиготу. При прорастании зиготы происходит деление ядра на четыре части. Три их них дегенерируют и отмирают, а из самой крупной, жизнеспособной, прорастает новая особь. Впоследствии из нее появляется полноценная нить.
Половое и бесполое размножение свойственно большинству зеленых водорослей, но специальных половых клеток в процессе развития не образуется. На протяжении весенне-летнего теплого периода спирогира размножается, как правило, при помощи спор.
Простая адаптация спирогиры к условиям обитания позволяет ей занимать места даже в комнатных аквариумах. Активно разрастаясь, она заполняет плотной слизкой массой бо́льшую часть пространства. Этим водоросль сильно мешает другим растениям, которые используются как корм или домики для рыб. Для мальков появление этого нежелательного обитателя и вовсе губительно, так как они быстро запутываются в густых нитях.
Спирогира очень сильно разрастается даже в аквариумах
Специалисты уверены, что положительные стороны распространения спирогиры в водоемах и аквариумах тоже есть. Их польза состоит в том, что они могут стать подходящим субстратом на период нереста для некоторых видов рыб. Плотность нитей позволяет надежно спрятать потомство от опасных хищников.
Появление вязкой массы спровоцировано в большинстве случаев переизбытком минеральных удобрений (в частности, аммиачной селитры). Если есть оборудованный на дачном участке пруд или искусственный водоем, то от такого типа подкормок грунта поблизости него стоит отказаться.
Водоросли помогают прятать потомство во время нереста некоторым видам рыб
Способы борьбы
Быстрое разрастание некоторых видов водорослей создает немало хлопот владельцам бассейнов, комнатных аквариумов или искусственных водоемов на собственном участке. Появление спирогиры может спровоцировать гниение в воде, и поэтому с ней рекомендуют бороться всеми возможными способами. Химические препараты против нее не действуют, поэтому гораздо проще предотвратить загрязнение воды и появление этого вида водорослей, чем потом заниматься ее выведением. Наиболее эффективными методами выведения зеленой массы являются:
Чтобы вывести спирогиру из аквариума и не допустить ее возникновения, рекомендуется соблюдать световой режим, при необходимости уменьшая интенсивность освещения. Кроме того, можно запустить мелких креветок, рацион которых состоит из водорослей. Хороший эффект дают ультрафиолетовые лампы, которыми рекомендуется обрабатывать воду 1−2 раза в неделю.
Борьбы со спирогирой может оказаться опасной для аквариума и его обитателей, поэтому из всех доступных способов рекомендуется выбирать тот, который будет наименее опасным и вредным. В запущенных случаях лучше обратиться к специалистам, которые занимаются профессиональной чисткой искусственных водоемов.
Водоросль спирогира: строение тела и размножение
Спирогира это одна из самых распространенных зеленых нитчатых многоклеточных водорослей в пресноводных бассейнах. Длинные нити слоевищ образуют сплетения (тину) ярко-зеленого цвета, к субстрату они не прикрепляются и свободно плавают в воде.
Тело спирогиры состоит из неветвящихся нитей, которые состоят из одного ряда одинаковых, вытянутых, цилиндрических клеток, имеющих длину от нескольких миллиметров до 8-10см. Каждая клетка покрыта двухслойной оболочкой, окруженной слизистым чехлом — приспособление для обитания в водной среде. Внутренний слой оболочки состоит из целлюлозы, а наружный — из пектиновых веществ.
Целлюлозная оболочка окружает цитоплазму, в которой расположены спирально закрученные зеленые ленты хлоропластов с многочисленными пиреноидами. Крупное ядро с хорошо заметным ядрышком расположено в центральной части клетки, окружено слоем цитоплазмы, который соединен с пристанным слоем тяжами. Промежутки между тяжами заполнены вакуолями.
Размножение спирогиры
Размножение спирогиры может быть вегетативным и половым, спор она никогда не образует. Вегетативное размножение происходит при случайном разрыве нитей или распадании на отдельные клетки при неблагоприятных условиях. Из каждого отрезка нити или отдельной клетки образуются новые нити.
Половое размножение спирогиры осуществляется способом конъюгации. При этом две нити, внешне сходные, сближаются, располагаясь параллельно. В боковых стенках клеток навстречу друг другу формируются копуляционные выросты, сливающиеся в общий канал.
Две нити и соединяющие их клетки-каналы в это время имеют вид лестницы. По каналу протопласт из одной клетки перемещается в другую и сливается с ней, образуя зиготу, которая после периода покоя прорастает. При этом ее диплоидное ядро делится мейотически, образуя 4 гаплоидных. Три из них — мелкие — дегенерируют, а одно — крупное — остается жизнеспособным и вместе с содержимым зиготы образует проросток новой особи, который дает начало новой нити.
Бич пресных водоемов от аквариумов до горных озер — нитчатая водоросль спирогира
Обычно человек узнает о спирогире, сталкиваясь с ней, как с проблемой. В нашей статье мы расскажем об особенностях этой водоросли, масштабах ее распространения у нас в стране и во всем мире, а также методах борьбы с ней в рамках конкретного аквариума.
Описание и отличительные особенности
Спирогира — один из представителей нитчатых зеленых водорослей. Название происходит от греческих слов «спира» – спираль и «гирос» – изогнутый. Строение спирогиры очень простое, ее клетка состоит только из оболочки, ядра, хроматофоров и цитоплазмы. Жизнедеятельность ее также достаточно примитивна, но подобные водоросли относятся к группе организмов, которые сыграли ключевую роль в развитии всего живого на земле. Они первыми изобрели эффективный фотосинтез с выделением кислорода, что привело к созданию привычной нам атмосферы.
Скопления тончайших нитей спирогиры образуют тину. Это похожие на вату комки, покрытые слизью. Она имеет насыщенно-зеленый цвет и может покрывать дно водоема или плавать в толще и на поверхности воды.
Где обитает спирогира
Это наиболее распространённый вид водорослей по всей земле. В мире насчитывается около 340 ее разновидностей. Спирогира обитает практически во всех водоёмах с пресной водой, имеющих небольшое течением или стоячих. В том числе в ее среду обитания входят горячие и минеральные источники, водоемы в Тибете на высоте свыше 5600 м и в Антарктиде.
Загрязнение воды человеком вследствие сброса недостаточно очищенных промышленных и канализационных стоков в водоемы создало благоприятные условия для ее бурного развития в последние десятилетия. Во многих водоемах наблюдается сплошное зарастание дна или поверхности воды спирогирой, а также ее массовые скопления по берегам.
Разрастание этой водоросли представляет две опасности:
В России ученые давно бьют тревогу по поводу массового характера развития этой водоросли в Байкале и на Волге. В то же время более мелкие водоемы она способна захватить полностью, превратив в стоячее болото.
Споры спирогиры разносятся с водой, ветром, насекомыми и птицами и способствуют ее распространению в прудах, бассейнах и домашних аквариумах. Избыток света, тепла и органики ускоряет ее развитие.
Жизненный цикл и размножение
Спирогира размножается двумя способами:
Роль в природе
В природе спирогира – это неотъемлемый элемент экосистемы и один из важнейших источником кислорода в водоеме. Она образует густые заросли, важные для нереста некоторых рыб. Плотное переплетение ее нитей надежно защищает икру и мальков от хищников. Кроме того, она служит пищей для многих видов рыб и других обитателей водоемов.
Но в больших количествах она способна привести к экологической катастрофе.
Применение
В народной медицине свежую или высушенную и размоченную спирогиру накладывают на места ушибов, что способствуют рассасыванию уплотнений и уменьшению боли. При наложении на раны она ускоряет их заживление. А ее спиртовую настойку используют для компрессов при лечении язв и высыпаний при диатезе.
Биомассы этих водорослей, получаемые при очищении от них Байкала, привели к ряду экспериментов по использовании их в сельском хозяйстве. В частности, была доказана эффективность применения их в качестве органического удобрения и основы для мульчирования почвы с целью поддержания ее влажности.
Также разработана технология по ее переработке в брикетированное топливо, в том числе и комбинированное с продуктами переработки отходов.
Проведен ряд исследований возможности использования спирогиры в очистных сооружениях в качестве одного из этапов очистки воды. Она способна эффективно поглощать азото-фосфорные соединения из моющих и чистящих средств, что трудно достижимо другими средствами.
В Забайкалье пытаются даже изготавливать из нее дизайнерскую оберточную бумагу и сувениры с местным колоритом.
Спирогира в домашних аквариумах
Спирогира относится к одному из крайне агрессивных сорняков, который засоряет аквариумы так же, как и все другие водоемы.
Причины появления
Появление спирогиры может быть спровоцировано процессами гниения органических остатков в воде, а также слишком активным освещением и повышенной температурой воды.
Бороться со спирогирой крайне сложно, поэтому необходимо предотвращать загрязнение воды, чтобы потом не заниматься ее выведением.
Как избавиться?
Борьба с уже занесенной в аквариум спирогирой должна проводиться сразу по нескольким направлениям:
Если вам было интересно или остались какие-то вопросы – оставляйте комментарии!