Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Відділ Діатомові водорості (Bacillariophyta)

Особливості будови, процесів життєдіяльності та поширення. Роль діатомових водоростей в утворенні осадових порід

Відділ налічує близько 10 000 видів — мікроскопічних одноклітинних, рідше колоніальних організмів.

Діатомові водорості характерні своєрідною будовою клітини, зокрема наявністю кремнієвого панцира (табл. 8). Цитоплазма займає пристінне положення, є центральна вакуоля, яка іноді розділена цитоплазматичним містком. Клітини одноядерні; ядра бувають кулясті, веретеноподібні, ниркоподібні та інших форм і містять одне або кілька ядерець.

Цитоплазма містить зернисті або пластинчасті хроматофори. Розмір хроматофорів та їх кількість у різних груп і видів неоднакові. Здебільшого великі пластинчасті хроматофори властиві для бентосних видів, а дрібні, зернисті або дископодібні, — для планктонних. Колір хроматофорів бурувато-жовтий і обумовлений пігментами: хлорофілом а і с, каротином, бурими пігментами фукоксантином і філоксантином та ін. Хроматофори мають один або кілька піреноїдів.

Запасні поживні речовини — олії, волютин, у деяких — лейкозин. Крохмаль у клітинах не утворюється. Протопласт укритий пектиновою оболонкою, до якої щільно прилягає зовнішня тверда кремнеземна оболонка — панцир, хімічний склад якого близький до опалу (SiO₂ • nН₂О). Кремнеземна оболонка (панцир або тека) складається із двох стулок, що насуваються одна на одну, як кришечка на коробочку.

Більшу стулку називають епітекою (вона відповідає кришечці), меншу — гіпотекою (коробочка). Епітека й гіпотека, у свою чергу, складаються зі стулки й пояскового кільця (пояска). Поясок епітеки на вільному краю щільно охоплює такий же поясок гіпотеки. Кількість поясків з кожного боку — від одного до кількох.

У багатьох діатомових водоростей у результаті життєдіяльності клітини в панцирі виникають додаткові кремнеземні утвори — вставні ободки, або проміжні кільця, що виникають між загином стулки й пояском, вклинюються між ними та дещо розсувають їх. Вони дають можливість клітині збільшуватися в розмірі у кілька разів.

Клітини пересуваються внаслідок виділення цитоплазми чи слизу з клітини.

Діатомовим водоростям властиве розмноження вегетативним поділом клітин. При цьому клітинне ядро переміщується до середини клітини, хроматофори переміщуються з пояскових боків на стулкові, збільшується об’єм протопласта, а стулки поступово розсуваються. У клітині з’являється центральне веретено, а в ядрі — хромосоми. Закладання нової оболонки починається тоді, коли хромосоми розходяться. Діляться також хроматофори. Дочірня клітина одержує по одному клітинному ядру, хроматофори, частину цитоплазми й епітеку або гіпотеку. Добудовується стулка панцира (завжди менша по відношенню до старої) — гіпотека. Дочірні клітини розходяться після добудови гіпотек. Кремнієвий панцир припиняє ріст дочірніх клітин, а постійна добудова під час поділу гіпотеки призводить до поступового здрібнення клітин.

Статевий процес у різних груп діатомових водоростей має свої особливості. У пенатних діатомових дві клітини наближаються одна до одної і вкриваються слизистим нальотом. Ядра клітин діляться редукційно. З чотирьох ядер, які при цьому утворюються, в одних видів два, а в інших три відмирають. У першому випадку вміст клітини ділиться й утворюються дві клітини, які відіграють роль гамет. Гамети джгутиків не утворюють, але здатні до амебоїдного руху. Через пори й щілини панцира вони виходять назовні, зливаються попарно та утворюють зиготу. У другому випадку клітини скидають панцир, а весь протопласт стає гаметою. Після попарного злиття таких гамет утворюється зигота. Вона вкривається еластичною оболонкою, швидко збільшується, після припинення росту клітина відтворює типову кремнеземну оболонку.

За формою і будовою стулок діатомові водорості поділяють на два класи: Пенатні й Центричні.

Викопні рештки діатомових водоростей знайдено у відкладах юрського періоду (вік 110-150 млн р.). Це вже були доволі організовані форми, що дає підставу зробити висновок про їх виникнення у доюрські часи. У крейдовий період відбувався швидкий розвиток центричних діатомових водоростей, який тривав і протягом третинного періоду. Наприкінці третинного періоду стає помітним вимирання багатьох видів і родів цих водоростей. У відкладах верхньої крейди вже трапляються майже всі сучасні роди діатомових водоростей. Представники класу Пенатні досягли свого розквіту наприкінці третинного та на початку четвертинного (антропогенового) періодів.

Діатомові водорості є добрими індикаторами середовища, у якому вони живуть. На цій особливості базується метод діатомового аналізу, який застосовують для визначення походження, віку осадових порід, сольового, температурного режиму та глибини давніх водойм. Так, у товщі відкладів Індійського сектора Антарктиди ботаніки виявили зміну горизонтів, що відповідають епохам потепління та охолодження клімату — це позначилося на флорі діатомових водоростей.

Діатомові водорості широко представлені в найрізноманітніших місцях існування, часто трапляючись у значних кількостях. Проте деякі види й роди прив’язані до специфічних екологічних умов, певного хімічного складу води, освітленості, ступеня забруднення органічними речовинами тощо. Так, види роду Мелозіра — типові представники планктону вод, багатих на органічну їжу, в той час як види родів Циклотела, Синедра, трапляються у водах, бідних на органічні речовини. За доволі високого ступеня еутрофності, зумовленого стічними водами, у планктоні з’являються певні популяції роду Ніцинія. В кислих водах, багатих на гумусові речовини, виявляють особин родів Фрустуліна й Табелярія. Специфічна флора діатомових живе в струмках з чистою й холодною водою.

У нижніх течіях рік зі значною кількістю органічних речовин, де дно, каміння і занурені частини водяних рослин, часто покритих шаром слизу, скупчується значна кількість бактерій, мікроскопічних тварин й водоростей, головно діатомових. Мешканці слизу таких полісапробних зон усі разом утворюють велику фізіологічно активну адсорбуючу поверхню, відіграючи вирішальну роль у процесах самоочищення води. Багато діатомей можна використовувати як індикатори водойми, а деяких — як індикатори морських течій. Так, у течії Гольфстрім домінує один із видів центричної діатомової водорості — планктонієла.

У природі особливе значення мають планктонні діатомові. Вони становлять основну масу рослинного планктону та є початком харчового ланцюга. Проте масовий розвиток деяких діатомових водоростей може мати й негативне значення. Деякі з них у значних кількостях потрапляють у зябра личинок риб і спричиняють їх загибель.

Велике практичне значення має гірська мука кізельгур, або діатоміт, на 50-80 % утворена з панцирів викопних діатомей, які відомі з відкладів юрського періоду. В палеогені, неогені й антропогені панцирі планктонних діатомей, які після відмирання водоростей опускались на дно мілководних морських і прісноводних басейнів, утворили могутні відклади. Винесені на поверхню землі наступними горотворними процесами, вони й сформували вказану гірську породу. Це маса білого або світло-сірого кольору, дуже пориста й тверда. Її використовують як полірувальний чи шліфувальний матеріал для теплової та звукової ізоляції, як фільтрувальну речовину в харчовій, медичній і хімічній промисловості; раніше використовували як наповнювач для виготовлення динаміту.