Хламидомонада (Chlamidomonas)

Пиреноид – это белковое образование, состоящее главным образом из фермента, помогающего фиксации углекислого газа, в нем запасается крахмал.

Красный глазок воспринимает изменения в интенсивности освещения, и клетка либо перемещается туда, где интенсивность света оптимальна для фотосинтеза, либо остается на месте, если интенсивность достаточна. Такая ответная реакция на свет называется фототаксисом. Фотопигмент глазка гомологичен родопсину, зрительному пигменту многоклеточных животных (рис. 10). Взрослая особь хламидомонады гаплоидна.

Рис. 10. Строение хламидомонады (Chlamidomonas)

Бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор. Гаплоидные особи в течение лета размножаются бесполым путем: жгутики сбрасываются, внутри клетки протекает 1-3 митоза, образуется 2-8 зооспор с 2 жгутиками. Зооспоры после разрыва материнской клеточной стенки выходят в воду, растут и превращаются во взрослых гаплоидных особей, способных к дальнейшему бесполому размножению.

Половое размножение происходит в конце лета или при наступлении неблагоприятных условий. У одних видов происходит изогамия, у других – гетерогамия, у третьих – оогамия. При изогамии протопласт делится путем нескольких митозов, при этом образуется 32-64 изогаметы с 2 жгутиками.

Одни изогамные виды гомоталличны (к слиянию способны гаметы с одинаковым генотипом), другие изогамные виды гетероталличны (существуют плюс–особи и минус–особи, которые образуют плюс–и минус–гаметы; к слиянию способны только разноименные гаметы). При гетерогамии одни клетки делятся с образованием 4 крупных гамет, а другие – с образованием 8 мелких гамет: при оплодотворении происходят слияние крупной и мелкой гамет. При оогамии одни клетки теряют жгутики и целиком превращаются в яйцеклетки, а другие клетки многократно делятся с образованием множества мелких двужгутиковых мужских гамет.

После оплодотворения образуется диплоидная зигота (зигоспора), которая одевается толстой стенкой и переходит в состояние покоя (зимует).

При наступлении благоприятных условий происходит мейоз, образуется 4 гаплоидных клетки, каждая из которых превращается в двужгутиковую зооспору, выходит наружу и вырастает в гаплоидную особь. У некоторых видов, близких к хламидомонаде, из 4 гаплоидных ядер остается только одно, а остальные 3 – дегенерируют. Образуется только одна зооспора, но размеры ее почти такие же, как у взрослой особи (рис. 11).

Рис. 11. Половое размножение хламидомонады (Chlamidomonas)

Слоевище в виде вытянутого цилиндрического полого мешка. Стенки колонии состоят из пяти-, шестиугольных «петель» - ячеек, каждая из которых сложена из отдельных цилиндрических клеток, соединенных друг с другом концами по 3, реже по 4. Клетки до 15 мм длиной. Растет в пресных водоемах, богатых азотистыми соединениями.

Педиаструм (Pediastrum) (рис. 14) состоит из клеток многогранной формы, расположенных в один слой и образующих округлую в очертаниях колонию. В колонию обычно входят 16 - 32 морфологически равноценные клетки, имеющие толстые оболочки. Краевые клетки образуют два шиповидных выроста оболочки, повышающих способность водоросли парить в воде. В протопласте клетки находится цельный, реже рассеченный хроматофор с одним пиреноидом. Размножается педиаструм так же, как водяная сеточка. Род педиаструм большой, виды его обычны в планктоне водоемов с проточной и непроточной водой.

Рис. 14. Педиаструм (Pediastrum)

Хлоропласт с пиреноидом. Клетки удлиненные, цилиндрические, эллипсоидные или веретеновидные, соединенные длинными сторонами параллельно друг другу, расположенные в 1-2 ряда или поочередно, соединяясь лишь концами длинных сторон. Клеточная оболочка гладкая или покрыта бородавками, ребрами и шипиками. Часто клетки несут более или менее длинные шипы или рога (рис. 15). Ценобии 4-, 8-, реже 2-, 16-, 32-клеточные, в виде плоских или согнутых пластинок; иногда образуются легко распадающиеся синценобии, в которых отдельные ценобии соединяются остатками материнских оболочек и слизью. Автоспоры в материнской оболочке располагаются пучком, но после освобождения разворачиваются в виде пластинки. Иногда вместо ценобиев образуются отдельные клетки.

Рис. 15. Сценедесмус (Scenedesmus)

Представители широко распространены в пресных водоемах, морях, на влажной земле, коре деревьев. Их шаровидные клетки одеты гладкой оболочкой, содержат обычно чашевидный хлоропласт и одно ядро.

При бесполом размножении содержимое клеток распадается на четыре и более частей – автоспор, которые еще внутри оболочки материнской клетки одеваются собственными оболочками. Освобождаются автоспоры после разрыва стенки материнской клетки. Половой процесс отсутствует.

Хлорелла характеризуется очень быстрыми темпами размножения и нередко служит объектом изучения фотосинтеза. Она способна использовать от 10 до 12% световой энергии (против 1-2% у наземных растений). В процессе фотосинтеза хлорелла способна выделять объем кислорода, в 200 раз превышающий ее собственный объем.

Имеет широкое практическое применение. Относится к числу полезнейших водорослей, так как в сухом веществе содержит до 50 полноценных белков, жирные масла, витамины В, С и К. Существуют промышленные установки по разведению хлореллы для получения дешевого корма. Японцы научились перерабатывать хлореллу в бесцветный порошок для изготовления хлебобулочных изделий.

Недавно изучена возможность применения хлореллы для получения энергии; в этих экспериментах она выращивается вместе с бактерией, превращающей синтезируемый водорослью крахмал в липиды. Такие системы можно использовать на баржах и ли платформах в открытом океане или даже космосе.