Роль водорослей в природе и жизни человека

Водоросли в природе и жизни человека

Термин «водоросли» не используется в научной систематике, правильнее считать его ботаническим понятием. Само название данной группы организмов говорит о том, что место их обитания — водная среда. Но среди них встречаются и наземные виды, а в воде обитают и представители высших растений (водяные растения), которые к водорослям не относятся. 

Понятие «водоросли» ввел в обиход шведский ботаник К. Линней в 1754 г., обозначая таким образом группу растений, к которой он присоединил также печеночников и некоторые виды мхов. В соответствии с особенностями строения клетки выделяют эукариотические и прокариотические водоросли. Большинство из них являются низшими растениями (но к ним относят и некоторые бактериальные формы, а эвгленовые водоросли иногда считаются простейшими).

Общие характеристики:

• наличие в клетках хлорофилла;
• фотоавтотрофное питание (некоторые виды способны к гетеротрофному питанию);
• отсутствие органов и отдельных тканей;
• водная среда обитания — водоем или наземная территория с повышенной влажностью;
• размножение вегетативное или посредством образования спор.

Понятие «водоросли» имеет экологический смысл, обозначая группу организмов преимущественно растительного происхождения, которые имеют сходный образ жизни.

Какую играют роль 

Водоросли — одни из самых многочисленных и часто встречающихся обитателей нашей планеты. Они освоили как водное, так и наземное пространство, а относительно места произрастания подразделяются на две группы:

• обитающие в водоемах;
• живущие за границами водоемов.

Среди живущих в водоемах выделяют следующие экологические группы:

• планктон — микроскопические организмы, которые находятся в толще воды;
• бентос — произрастают на дне водоемов;
• перифитон — растут на поверхности затонувших предметов или непосредственно на высших водяных растениях.

Водоросли, живущие вне водоемов, разделяются на:

• эдафитон — обитают в почве или на ее поверхности;
• аэрофитон — наземные организмы, населяющие поверхность древесных стволов или скал.

Также водоросли могут жить внутри организмов отдельных животных (к примеру, моллюсков или червей) в качестве симбионтов, в сложных для жизни условиях горячих источников или озер с большой концентрацией соли в воде.

Всесторонне изучает их наука альгология — один из разделов ботаники. Кроме вопросов строения, жизнедеятельности и распространения она рассматривает и практические задачи:

• проблемы охраны окружающей среды, связанные с водорослями;
• возможности их применения в медицине и различных хозяйственных отраслях;
• сбор данных для реализации задач других наук.

Водоросли — самые древние фотосинтезирующие организмы на планете. Они сыграли важную роль в эволюции, так как от них произошли растения. Считается, что вследствие функционирования древних сине-зеленых водорослей образовалась насыщенная кислородом атмосфера, а живые существа получили возможность освоить сушу.

В давние геологические эпохи в результате деятельности водорослей образовались некоторые виды горных пород (диатомиты, горючие сланцы, отдельные известняки). 

Классификация водорослей по характеру окраски

Классификация водорослей — дискуссионный вопрос в науке. Пока не выработано единого подхода к систематизации этих форм жизни, так как они недостаточно изучены. Водоросли обычно делятся по их цвету, который обусловлен особенностями строения клеток и самого тела. К прокариотам относят водоросли:

• сине-зеленые;
• прокариотические зеленые.

Среди эукариотических водорослей выделяют:

• красные;
• бурые;
• зеленые;
• золотистые;
• диатомовые;
• желто-зеленые;
• эвгленовые;
• динофитовые;
• криптофитовые;
• рафидофитовые;
• харовые. 

Исследователи обращаются к разным классификациям, их подход к систематике водорослей может варьироваться.

Значение в биогеоценозах

Биологические и биогеохимические процессы, связанные с водорослями, чрезвычайно важны для поддержания экологического баланса биосферы и даже существования жизни на нашей планете. Положительное значение этих организмов состоит в следующем:

• в результате фотосинтеза образуют от 30 до 50% всего продуцируемого на Земле кислорода;
• поглощают углекислый газ, уменьшая его концентрацию в атмосфере;
• формируют первичную органическую массу экосистем озер, рек, морей и океанов (особенно важен в этом смысле фитопланктон), являются началом пищевых цепей, служат кормом для ракообразных, моллюсков, рыб;
• обеспечивают питательную среду для живых организмов на территориях с суровыми природными условиями (например, в высокогорье);
• являются местом обитания, нереста и убежища многих гидробионтов, в том числе промысловых видов рыб;
• вступают в симбиоз с растениями и животными; особый случай — симбиоз с грибами, в результате которого появляется третий организм — лишайник;
• принимают участие в геохимическом круговороте веществ, особенно кальция и кремния, формирования ила и горных пород;
• образовывают примитивные почвы на бесплодных беспочвенных участках, повышают плодородие почв, способствуют их восстановлению после загрязнения;
• задействованы в формировании коралловых рифов.

Водоросли играют и отрицательную роль в природе. Активно размножаясь, сине-зеленые и золотистые водоросли вызывают цветение воды. При этом они уменьшают концентрацию кислорода в воде, выделяют токсические вещества, что вызывает гибель живых организмов и даже заболачивание.

Как правило, такое явление наблюдается в пресных стоячих водах или загрязненных водоемах. Но, с другой стороны, многие водоросли, к примеру зеленые, пирофитовые, способствуют природному очищению водоемов.

Значение водорослей в жизни человека

Водоросли приносят огромную практическую пользу людям. Они используются в таких сферах человеческой жизни:

1. Питание. Известно до 160 съедобных видов водорослей. Самые популярные среди них — ламинария и порфира.
2. Витаминная промышленность. Так как водоросли являются ценным источником микроэлементов, в том числе селена, брома, йода, их используют для создания витаминно-минеральных комплексов, биологически активных добавок.
3. Сельское хозяйство. Водоросли используют в качестве органического удобрения, корма для животных (в виде кормовых концентратов), а в странах Дальнего Востока (Китай, Япония, Корея) их выращивают искусственно. 
4. Водное хозяйство. Водоросли являются биологическими индикаторами санитарного состояния водоемов. С их помощью очищается вода в искусственных водоемах, аквариумах.
5. Промышленность. Из красных водорослей добывают агар-агар, а из бурых — альгин. Это важные вещества, используемые во многих промышленных производствах. Агар-агар имеет желирующие свойства и применяется в кондитерской и пищевой промышленности, а альгин, обладающий клеящими свойствами, используется в фармацевтике, парфюмерии, пищевой и текстильной промышленности, для изготовления бумаги, лаков, красок, пластмасс. При изготовлении бумаги применяют и зеленые водоросли, например, кладофору. В рамках горнодобывающей промышленности человек добывает и использует полезные ископаемые, в образовании которых приняли участие водоросли.
6. Медицина, фармацевтика. Известным направлением в медицине является альготерапия — применение водорослей в медицине или косметологии. На их основе изготавливают массажные средства, пластыри, используемые при артрите. Водоросли задействованы и в талассотерапии, которая подразумевает лечение организма посредством даров моря — диеты из морепродуктов, ванн из морской воды и т.д. Ламинария является лечебно-профилактическим средством при заболеваниях щитовидной железы, расстройствах работы желудочно-кишечного тракта. Она — источник добычи йода. В лечебных целях применяются грязи из сине-зеленых водорослей. Вещества альгинат и каррагинан задействованы в косметологии.
7. Наука. Агар-агар используется в качестве плотной среды для выращивания микроорганизмов в лабораториях. С помощью хлореллы, культивируемой искусственно, очищается воздух в замкнутых пространствах космических станций или подводных лодок.
8. Водоросли приносят и вред. Негативным фактором является цветение воды, а также их нарастание на подводных частях судов, насосных станций, водоводов и других гидротехнических сооружений, мешая слаженной работе техники.

Выводы:

1. «Водоросли» — понятие не систематическое, а ботаническое или экологическое. Жизнь этой группы организмов связана с водной средой, они способны к фотосинтезу.
2. Систематика водорослей требует дальнейшего исследования, к ней применяются разные подходы. Однако в основном они разделяются в зависимости от цвета.
3. В природе водоросли играют исключительную роль, так как являются источником питания для морских организмов, продуцируют кислород, являются почвообразующим фактором.
4. Человечество использует водоросли во многих сферах своей деятельности: в сельском хозяйстве, медицине, кулинарии, науке, они имеют огромное промышленное значение.