Водоросли, обитающие в экстремальных условиях
Водоросли горячих источников. Водоросли способны жить и размножаться в таких условиях, которые на первый взгляд кажутся совершенно непригодными для жизни: в горячих источниках, температура которых достигает иногда почти точки кипения, в арктических водах с минусовой температурой, а также на снегу и льду.
Водоросли способны жить при довольно широких температурных границах – от 3оС до 85оС, тогда как большинство организмов обитает в более узком температурном диапазоне.
Выносливость к экстремальным условиям чаще всего свойственно синезеленым водорослям (цианобактериям), многие виды которых являются типичными термофильными водорослями (от греч. «термо» – тепло, «филос» – люблю). Эти водоросли могут жить при температуре 75-80оС и даже при 85оС.
В термальных источниках большая часть видов представлены нитчатыми формами и значительно меньшей степени – одноклеточными. Нередко нитчатки разрастаются большими матами, выстилающими стенки водоемов или плавающими на поверхности водоемов.
В значительных количествах в горячих источниках встречаются диатомовые и зеленые водоросли, однако они менее термофильны, и обитают по окраинам водоемов в более холодных участках. Температурный предел, при котором живут диатомовые и зеленые не превышает 50оС.
Общее количество видов водорослей, обнаруженных в горячих водах, более 2000. Преобладающее число видов относится к синезеленым, далее идут диатомовые и зеленые. Так, например, в горячих источниках Камчатки, температура которых достигает 75,5оС, было обнаружено 52 вида водорослей, из которых 28 относятся к синезеленым, 17 – к диатомовым и только 7 – к зеленым. Однако наиболее специфичными для горячей воды оказались опять-таки синезеленые (20 видов из 28), тогда как большая часть диатомовых и зеленых обитала на Камчатке, как в теплых, так и в холодных водах.
Число видов водорослей в разных горячих источниках варьирует в широких пределах, от десятка видов до сотен и более. Так, например, в горячих источниках Йелоустонского национального парка США одних только синезеленых было обнаружено 166 видов, а в горячих источниках Греции – 128 видов. Значительная часть синезеленых водорослей относится к порядку осциллаториевых и ностоковых.
С повышением температуры источника число видов резко снижается. Больше всего видов обнаружено при температуре 35-40оС, тогда как при 85-90оС – отмечено всего 2 вида.
Специфических термофилов, не способных существовать при температуре ниже 30оС, очень немного. Самые широко распространенные из них – мастигокладус и формидиум. Оптимум их температурного развития лежит в пределах 45-50оС.
Большая часть водорослевого населения горячих источников состоит из эвритермных водорослей, живущих и при более низких температурах.
Водоросли снега и льда. Температурные границы, в которых возможна жизнь водорослей, очень широкие. На ледниках, снежниках и льдах иногда поселяются криофильные (от греч. «криос» – холод, «филлос» – люблю) водоросли, которые приспособлены к жизни в условиях низких температур. Находясь на поверхности снега и льда, они подвергаются сильному охлаждению в зимние стужи, а в летнее время живут и размножаются в талой воде при температуре около нуля градусов. Они размножаются на поверхности снега и льда, и в период интенсивного развития придают субстрату (т.е., снегу, льду) ту или иную окраску.
В этих, казалось бы, крайне неблагоприятных условиях, могут жить многие виды водорослей, причем они размножаются столь интенсивно, что окрашивают поверхность снега и льда в самые разнообразные цвета – красный, малиновый, зеленый, синий, голубой, фиолетовый, бурый и даже черный, в зависимости от преобладания в нем тех или иных видов водорослей. Толщина окрашенного слоя снега измеряется несколькими сантиметрами, т.е. на глубину проникновения света.
Снег в красный цвет окрашивает хламидомонада снежная, в зеленый – нитчатая водоросль рафидонема снежная, в коричневый – диатомовые водоросли, а также десмидиевая водоросль анцилонема Норденшельда, названная в честь шведского (финского) полярного исследователя А.-Э.Норденшельда.
Снежные водоросли большую часть времени находятся в состоянии покоя. Весной, как только ослабевают морозы, водоросли начинают интенсивно размножаться. Снежные водоросли развиваются, как правило, на старом снегу оставшемся лежать в холодных ущельях или снежных полях высоко в горах. Водоросли начинают развиваться в талой воде, образующейся под лучами солнца в трещинах льда и пустотах снега. Днем организмы, так называемого, криопланктона ведут активный образ жизни, а ночью смерзают в лед.
Снежные водоросли относятся к группе криопланктона – населения талой воды.
Снежные водоросли встречаются во многих местах земного шара, преимущественно в высокогорных областях на склонах гор. «Цветение» ледников и снежников жители гор отмечали давно, однако их изучение началось только в начале ХХ века. Периодически наблюдения за снежными водорослями были проведены и в ХIХ веке.
«Цветение» ледников хламидомонадой снежной наблюдал в 1903 г. на Земле Франца-Иосифа русский ботаник В.И.Палибин. Большой вклад в изучение ледниковой флоры внесла Э.Коль из Венгрии. В 30-40-х годах она обследовала ледниковый покров Гренландии, ледники Североамериканских Скалистых гор, Карпат, Альп и др. Она впервые обнаружила и описала снежные синезеленые водоросли. Большую работу по сбору снежной флоры проводил в 1928 г. на Кавказе Г.С.Филиппов, который показал, что развитие водорослей в горах – довольно распространенное явление.
В России обитателей льда и снега находили на Кавказе, Тянь-Шане, Камчатке, Северном Урале, Сибири, Шпицбергене, на Новой Земле, Земле Франца-Иосифа и многих других местах. Установлено, что «цветение» снега является повсеместным явлением.
В настоящее время «снежных» водорослей насчитывают свыше 100 видов. Среди них наиболее распространены зеленые, диатомовые, синезеленые водоросли. Наибольшим числом видов представлены желто-зеленые, золотистые, динофитовые. В горах Кавказа даже обнаружена водоросль, относящаяся к багрянкам.
Исследования, проведенные на Кавказе, показали, что с высотой видовой состав водорослей сильно меняется. Чем выше в горы, тем он становится менее разнообразным: постепенно выпадают диатомовые, десмидиевые и другие зеленые водоросли. Ведущая роль переходит к ранее незаметным в общей массе синезеленым. На высоте около 5000 м они становятся единственными обитателями ледников, образуя «границу» жизни в высокогорье.
Не мене интенсивное развитие водорослей наблюдается и во льдах арктических и антарктических бассейнов, в которых наиболее интенсивно развиваются диатомовые. Развиваясь в больших количествах они окрашивают лед и воду в бурый и желто-коричневый цвета.
Первая большая коллекция водорослей, обитающих на поверхности дрейфующих льдов, была собрана во время исторического плавания в Северном Ледовитом океане Адольфа Эрика Норденшёльда на «Веге». Альгологи обнаружили в этих пробах сотни видов диатомовых водорослей. И.В.Полибин, изучая микроводоросли льдов во время плавания «Ермака» под командой С.О.Макарова в 1901-1902 годах, установил, что они разрушающе действуют на лед.
«Цветение» льда в отличие от «цветения» снега, происходит главным образом за счет массового развития водорослей не на поверхности льда, а на нижней части – в углублениях и выступах, погруженных в воду. Первоначально она развиваются на нижней поверхности льда, а затем с наступлением зимы вмерзают в лед. Далее по мере летнего оттаивания льда с поверхности, вмерзшие диатомовые выходят на поверхность льдов. В лужах опресненной воды на поверхности льдов эти водоросли постепенно отмирают. Темные пленки отмерших водорослей, как и все темные предметы, поглощают больше тепловых лучей, чем окружающая их белая поверхность, способствуют более быстрому таянию льда. «Ледовых» диатомей в арктических и антарктических морях обнаружено уже более 80 видов.
Все эти водоросли получили общее название «криобионты» (от греч. «криос» – холод, «биос» – жизнь).
В условиях низких температур обитают не только микроскопические водоросли, но и крупные – бурые (ламинариевые и фукусовые). Например, у ламинариевых водорослей прорастание листовых талломов начинается при январской стуже. Особенно быстро слоевища ламинариевых растут в конце зимы и весной, когда температура воды держится в пределах нуля градусов. Отмечали даже вегетацию водорослей в морях при температуре минус 3,3оС. Биомасса таких водорослей может достигать до 30 кг/м2 (в сырой массе), а микроскопических диатомей до 1 кг с кубического метра льда.
Водоросли, обитающие в экстремальных условиях
Водоросли горячих источников. Водоросли способны жить и размножаться в таких условиях, которые на первый взгляд кажутся совершенно непригодными для жизни: в горячих источниках, температура которых достигает иногда почти точки кипения, в арктических водах с минусовой температурой, а также на снегу и льду.
Водоросли способны жить при довольно широких температурных границах – от 3оС до 85оС, тогда как большинство организмов обитает в более узком температурном диапазоне.
Выносливость к экстремальным условиям чаще всего свойственно синезеленым водорослям (цианобактериям), многие виды которых являются типичными термофильными водорослями (от греч. «термо» – тепло, «филос» – люблю). Эти водоросли могут жить при температуре 75-80оС и даже при 85оС.
В термальных источниках большая часть видов представлены нитчатыми формами и значительно меньшей степени – одноклеточными. Нередко нитчатки разрастаются большими матами, выстилающими стенки водоемов или плавающими на поверхности водоемов.
В значительных количествах в горячих источниках встречаются диатомовые и зеленые водоросли, однако они менее термофильны, и обитают по окраинам водоемов в более холодных участках. Температурный предел, при котором живут диатомовые и зеленые не превышает 50оС.
Общее количество видов водорослей, обнаруженных в горячих водах, более 2000. Преобладающее число видов относится к синезеленым, далее идут диатомовые и зеленые. Так, например, в горячих источниках Камчатки, температура которых достигает 75,5оС, было обнаружено 52 вида водорослей, из которых 28 относятся к синезеленым, 17 – к диатомовым и только 7 – к зеленым. Однако наиболее специфичными для горячей воды оказались опять-таки синезеленые (20 видов из 28), тогда как большая часть диатомовых и зеленых обитала на Камчатке, как в теплых, так и в холодных водах.
Число видов водорослей в разных горячих источниках варьирует в широких пределах, от десятка видов до сотен и более. Так, например, в горячих источниках Йелоустонского национального парка США одних только синезеленых было обнаружено 166 видов, а в горячих источниках Греции – 128 видов. Значительная часть синезеленых водорослей относится к порядку осциллаториевых и ностоковых.
С повышением температуры источника число видов резко снижается. Больше всего видов обнаружено при температуре 35-40оС, тогда как при 85-90оС – отмечено всего 2 вида.
Специфических термофилов, не способных существовать при температуре ниже 30оС, очень немного. Самые широко распространенные из них – мастигокладус и формидиум. Оптимум их температурного развития лежит в пределах 45-50оС.
Большая часть водорослевого населения горячих источников состоит из эвритермных водорослей, живущих и при более низких температурах.
Водоросли снега и льда. Температурные границы, в которых возможна жизнь водорослей, очень широкие. На ледниках, снежниках и льдах иногда поселяются криофильные (от греч. «криос» – холод, «филлос» – люблю) водоросли, которые приспособлены к жизни в условиях низких температур. Находясь на поверхности снега и льда, они подвергаются сильному охлаждению в зимние стужи, а в летнее время живут и размножаются в талой воде при температуре около нуля градусов. Они размножаются на поверхности снега и льда, и в период интенсивного развития придают субстрату (т.е., снегу, льду) ту или иную окраску.
В этих, казалось бы, крайне неблагоприятных условиях, могут жить многие виды водорослей, причем они размножаются столь интенсивно, что окрашивают поверхность снега и льда в самые разнообразные цвета – красный, малиновый, зеленый, синий, голубой, фиолетовый, бурый и даже черный, в зависимости от преобладания в нем тех или иных видов водорослей. Толщина окрашенного слоя снега измеряется несколькими сантиметрами, т.е. на глубину проникновения света.
Снег в красный цвет окрашивает хламидомонада снежная, в зеленый – нитчатая водоросль рафидонема снежная, в коричневый – диатомовые водоросли, а также десмидиевая водоросль анцилонема Норденшельда, названная в честь шведского (финского) полярного исследователя А.-Э.Норденшельда.
Снежные водоросли большую часть времени находятся в состоянии покоя. Весной, как только ослабевают морозы, водоросли начинают интенсивно размножаться. Снежные водоросли развиваются, как правило, на старом снегу оставшемся лежать в холодных ущельях или снежных полях высоко в горах. Водоросли начинают развиваться в талой воде, образующейся под лучами солнца в трещинах льда и пустотах снега. Днем организмы, так называемого, криопланктона ведут активный образ жизни, а ночью смерзают в лед.
Снежные водоросли относятся к группе криопланктона – населения талой воды.
Снежные водоросли встречаются во многих местах земного шара, преимущественно в высокогорных областях на склонах гор. «Цветение» ледников и снежников жители гор отмечали давно, однако их изучение началось только в начале ХХ века. Периодически наблюдения за снежными водорослями были проведены и в ХIХ веке.
«Цветение» ледников хламидомонадой снежной наблюдал в 1903 г. на Земле Франца-Иосифа русский ботаник В.И.Палибин. Большой вклад в изучение ледниковой флоры внесла Э.Коль из Венгрии. В 30-40-х годах она обследовала ледниковый покров Гренландии, ледники Североамериканских Скалистых гор, Карпат, Альп и др. Она впервые обнаружила и описала снежные синезеленые водоросли. Большую работу по сбору снежной флоры проводил в 1928 г. на Кавказе Г.С.Филиппов, который показал, что развитие водорослей в горах – довольно распространенное явление.
В России обитателей льда и снега находили на Кавказе, Тянь-Шане, Камчатке, Северном Урале, Сибири, Шпицбергене, на Новой Земле, Земле Франца-Иосифа и многих других местах. Установлено, что «цветение» снега является повсеместным явлением.
В настоящее время «снежных» водорослей насчитывают свыше 100 видов. Среди них наиболее распространены зеленые, диатомовые, синезеленые водоросли. Наибольшим числом видов представлены желто-зеленые, золотистые, динофитовые. В горах Кавказа даже обнаружена водоросль, относящаяся к багрянкам.
Исследования, проведенные на Кавказе, показали, что с высотой видовой состав водорослей сильно меняется. Чем выше в горы, тем он становится менее разнообразным: постепенно выпадают диатомовые, десмидиевые и другие зеленые водоросли. Ведущая роль переходит к ранее незаметным в общей массе синезеленым. На высоте около 5000 м они становятся единственными обитателями ледников, образуя «границу» жизни в высокогорье.
Не мене интенсивное развитие водорослей наблюдается и во льдах арктических и антарктических бассейнов, в которых наиболее интенсивно развиваются диатомовые. Развиваясь в больших количествах они окрашивают лед и воду в бурый и желто-коричневый цвета.
Первая большая коллекция водорослей, обитающих на поверхности дрейфующих льдов, была собрана во время исторического плавания в Северном Ледовитом океане Адольфа Эрика Норденшёльда на «Веге». Альгологи обнаружили в этих пробах сотни видов диатомовых водорослей. И.В.Полибин, изучая микроводоросли льдов во время плавания «Ермака» под командой С.О.Макарова в 1901-1902 годах, установил, что они разрушающе действуют на лед.
«Цветение» льда в отличие от «цветения» снега, происходит главным образом за счет массового развития водорослей не на поверхности льда, а на нижней части – в углублениях и выступах, погруженных в воду. Первоначально она развиваются на нижней поверхности льда, а затем с наступлением зимы вмерзают в лед. Далее по мере летнего оттаивания льда с поверхности, вмерзшие диатомовые выходят на поверхность льдов. В лужах опресненной воды на поверхности льдов эти водоросли постепенно отмирают. Темные пленки отмерших водорослей, как и все темные предметы, поглощают больше тепловых лучей, чем окружающая их белая поверхность, способствуют более быстрому таянию льда. «Ледовых» диатомей в арктических и антарктических морях обнаружено уже более 80 видов.
Все эти водоросли получили общее название «криобионты» (от греч. «криос» – холод, «биос» – жизнь).
В условиях низких температур обитают не только микроскопические водоросли, но и крупные – бурые (ламинариевые и фукусовые). Например, у ламинариевых водорослей прорастание листовых талломов начинается при январской стуже. Особенно быстро слоевища ламинариевых растут в конце зимы и весной, когда температура воды держится в пределах нуля градусов. Отмечали даже вегетацию водорослей в морях при температуре минус 3,3оС. Биомасса таких водорослей может достигать до 30 кг/м2 (в сырой массе), а микроскопических диатомей до 1 кг с кубического метра льда.
Водоросли, живущие в необычных условиях. Виды водорослей, их специфические особенности и значение в природе
Водоросли могут жить и размножаться в таких особых условиях, которые кажутся нам, на первый взгляд, совершенно неприемлемыми для жизни. Это могут быть горячие источники, температура которых иногда достигает точки кипения, а также холодные арктические воды, лед и снег.
Водоросли, живущие в необычных условиях
Водоросли могут жить при достаточно широких температурных границах: от трех градусов до восьмидесяти пяти. А ведь большинство организмов живет в более узком диапазоне.
Выносливы в экстремальных условиях синие водоросли и зеленые. Их называют цинобактериями. Большая их часть является термофильными водорослями. Это означает, что они могут жить при достаточно высоких температурах (восемьдесят-восемьдесят пять).
В термальных источниках обитают многоклеточные водоросли нитчатой формы, а также одноклеточные. Нитчатки часто разрастаются большими колониями, выстилая стенки водоемов, или плавают по их поверхности.
В больших количествах в горячих водоемах можно встретить зеленые и диатомовые водоросли. Но они менее адаптированы к высоким температурам, а потому предпочитают обитать по краям водоемов в более прохладных местах. Для них максимальная температура для жизни составляет пятьдесят градусов.
Вообще в горячих водах обнаружено более двух тысяч видов водорослей. Преобладают, безусловно, сине-зеленые виды, далее диатомовые и потом зеленые.
Водоросли среди снегов и льда
Есть также водоросли, живущие в необычных условиях, средой обитания которых является снег и лед. Конечно, температурные границы для водорослей достаточно широки, что позволяет им обитать даже в очень холодных условиях. В таких неблагоприятных местах происходит даже интенсивное размножение водорослей, что порой приводит к окрашиванию льда в самые разные цвета: малиновый, красный, зеленый, бурый, фиолетовый. Преобладает тот цвет, каких водорослей больше в данном месте. Толщина окрашенного слоя составляет пару сантиметров, именно на такую глубину проникает свет.
Надо сказать, что снежные водоросли большую часть времени находятся в спокойном состоянии. А вот весной, когда морозы немного ослабевают, происходит интенсивное размножение водорослей. Обитают, они, как правило, на остатках старого снега в расщелинах или высоко в горах. Развиваться начинают водоросли в талой воде, которая образуется под первыми лучами солнца. Ночью, когда температура опускается, они замерзают вместе с жидкостью.
Снежные водоросли можно встретить во многих местах земного шара, в основном это высокогорные районы.
«Цветение» ледников
В 1903 году на Земле Франца-Иосифа наблюдалось «цветение» льда, которое стало возможным благодаря развитию огромных колоний хламидомонады. В России ледовые водоросли находили на Северном Урале, Кавказе, Тянь-Шане, Камчатке, Сибири, Северном Урале, на Новой Земле и многих других местах.
Исследования показывают, что чем выше подниматься в горы, тем меньше становится там видовой состав водорослей. Это обусловлено тем, что в наиболее сложных условиях выживают только некоторые виды, так сказать самые устойчивые.
Как ни странно, но достаточно интенсивное развитие водорослей происходит во льдах Антарктики и Арктики. В этих регионах наиболее развиты диатомовые разновидности. Когда они размножаются в огромных количествах, то окрашивают воду и лед в коричнево-желтый или бурый цвет.
Водоросли, живущие в необычных условиях, обеспечивают цветение льда не по его поверхности, за счет массового размножения, а в разного рода углублениях или выступах, которые погружены в воду. Изначально они развиваются на нижней части ледового покрытия, а потом с приходом холода замерзают. Когда приходит весна, лед оттаивает, а вместе с ним выходят на поверхность и водоросли.
Все водоросли, обитающие в необычных условиях холода, получили название криобионты. В условиях низкой температуры живут не только микроскопические, но и многоклеточные водоросли, например, ламинарии.
Водоросли в соленых водоемах
По понятным причинам, чем соленее вода, тем меньше живых организмов в ней обитает. Это касается и водорослей. Только некоторые из них переносят высокую соленость. Но даже в крайне концентрированных водах обитают одноклеточные зеленые разновидности. Иногда такие водоросли в природе вызывают зеленое или красное «цветение». Дно соленых водоемов иногда полностью покрыто ими.
Особенности водорослей таковы, что в сильно соленой воде они приводят к порой неожиданным биохимическим процессам. Например, образованию лечебных грязей.
Водоросли, обитающие без воды
Аэрофильные водоросли, живущие в необычных условиях, контактируют непосредственно с воздухом. Типичным местом обитания таких видов является поверхность скал, камней, коры дерева.
По степени увлажненности их делят на две подгруппы: воздушные и водо-воздушные. Жизнь водорослей очень своеобразна и характеризуется резкой и частой переменой температуры и влажности. Днем эти водоросли достаточно сильно прогреваются, а ночью температура значительно опускается.
Таким резким перепадам подвержены только аэрофильные водоросли. Однако они хорошо приспособлены к подобному существованию. Самые большие их колонии наблюдают на поверхностях мокрых скал.
Факторы развития водорослей
Главными факторами, которые влияют на развитие водорослей, являются наличие влаги, света, температурного режима, углерода, органических и минеральных удобрений. Водоросли очень сильно распространены по всему миру, их можно встретить в воде, на коре деревьев, в почве и на ее поверхности, на стенах каменных строений, и даже в самых неподходящих для обитания местах.
Как ни странно, но некоторые разновидности настолько приспособлены к жизни в экстремальных условиях, что волне комфортно себя чувствуют, и даже очень активно размножаются.
Ошибочно считать, что в условиях высоких и очень низких температур нет ничего живого. Это совершенно не так. Оказывается, в таких условиях вполне нормально обитают одноклеточные и многоклеточные водоросли. Они не всегда видны невооруженным глазом, но они живут и в горячих гейзерах, и во льдах.
Интересные научные факты
Недавние исследования на Камчатке привели биологов к довольно неожиданным результатам. Перед исследователями стояла цель: обследовать горячие источники на предмет содержания в них ртути. Предполагалось изначально, что вода из данных источников непригодна для питья.
В ходе исследований оказалось, что только один гейзер опасен. Однако выяснились и другие довольно интересные факты. Биологи с уверенностью заявляют об обнаружении в горячей воде темно-зеленых нитчатых водорослей. Казалось бы, ну что тут удивительного. Давно известен факт их проживания при высоких температурах. Но температура воды исследуемых гейзеров доходила до 98 градусов. Хотя ранее предполагалась граничная температура их обитания в районе восьмидесяти семи градусов.
Вместо послесловия
Для нас привычным местом обитания водорослей является водное пространство. Но, как мы могли убедиться, это не совсем так. Среди них достаточно видов, которые прекрасно себя чувствуют и вне воды. Более того, как оказалось, водоросли имеют очень широкий температурный диапазон обитания, как никакой другой живой организм. Они способны не только жить, но и размножаться в самых суровых условиях, где, казалось бы, ничего живого быть не может. А для некоторых видов это вполне приемлемые и комфортные условия.
