Водоросль спирогира – где обитает и особенности размножения

Зачастую на поверхности различных водоемов можно заметить огромные скопления ватообразной зеленой растительности, которая в последнее время принимает огромные экологические масштабы и захватывает абсолютно все типы акваторий. Экологи всего мира бьют тревогу, поскольку разрастание такой «ваты» свидетельствует о нарушении экосистемы. Однако, эта водоросль не только признак загрязненной среды, но и неотъемлемая часть жизни водоёмов.

Что такое спирогира

 Спирогира (Spirogyra) – это нитчатая водоросль, относящаяся к семейству зигнемовых . Наряду с хлореллой, это самая распространенная в мире растительность, которая покрывает поверхность как пресных стоячих водоемов, так и в солёных и солоноватых водах.

Спирогира отличается от соседки-хлореллы тем, что имеет в своих клетках зеленый пигмент, а хлорелла – бурый. Также разница заключается в том, что Spirogyra – это многоклеточные простейшие водоросли, Chlorella – одноклеточные.

Открытие вида произошло около 200 лет назад.

Причины возникновения спирогиры

В природных условиях ученые выявили несколько причин появления зеленой «ваты». Одна из них – глобальное потепление и увеличение средней температуры окружающей среды. Однако эта водоросль прекрасно себя чувствует и размножается в акваториях с холодной, порой ледяной, водой.

Также одной из причин называют ухудшение экологической обстановки на планете. Как было описано выше, источником питания растения служат неорганические вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности. Загрязнение водоёмов, сброс в них отходов предприятий, особенно азотсодержащих, в разы увеличивают скорость развития нитчатки.

Помимо этого, экологическую обстановку ухудшает и бытовая деятельность человека, использование фосфатных моющих средств. Ежегодное увеличение построек на берегах водоёмов, незаконные свалки, канализационные стоки – всё это неминуемо ведет к нарушению баланса экосистемы, способствуют загрязнению водных объектов и разрастанию огромных масс тины.

То же самое происходит и в домашних аквариумах. Причиной появления водоросли может быть:

• слишком тёплая вода в резервуаре;
• увлечение минеральными удобрениями в процессе выращивания аквариумной флоры;
• перекорм рыбок;
• слабая система фильтрации;
• загрязненный фильтр;
• погибшие рыбки;
• редкие подмены;
• яркий интенсивный свет.

Характеристика Спирогиры

Spirogyra относят к низшим растениям класса конъюгаты, структура тела которых не предусматривает наличие тканей и органов, а состоит только из одинаковых клеток, располагающихся друг над другом.

Принадлежит к отделу зеленых водорослей, что определяется наличием в её клетках закрученных хлоропластов – пластид, отвечающих за процесс фотосинтеза, благодаря которому зеленые растения поглощают кислород и образуют углекислый газ, необходимый для роста и развития всего растительного мира.

Внешний вид

Тело водоросли представляет собой тоненькую нить, состоящую их цилиндрических клеток, расположенных в один ряд. Клетки спирогиры крупнее по размеру (0,01мм), чем у других растений. Каждая из них покрыта целлюлозной оболочкой с характерной слизью.

Нитки водоросли прикрепляются к субстрату, камням или другой поверхности с помощью ризоидов. Ризоиды, как и само тело спирогиры, состоят из скопища клеток и не образуют отдельные органы и ткани.

Строение

Спирогира – простейшее многоклеточное растение, представляющее собой нитчатый таллом. Тонкие нити водоросли состоят из удлинённых цилиндроообразных клеток.  Каждая клеточка соединяется с последующей с помощью пор . Благодаря им же происходит междуклеточный обмен веществ.

Клеточная оболочка состоит из целлюлозной стенки, пропитанной углеводами и покрытой слоем слизи. Такая «броня» придаёт особую жёсткость и прочность, защищая содержимое.

Как и у всех растений, любая клетка спирогиры состоит из вакуоли с питательным клеточным соком, имеет подвешенное на протоплазменных тяжах ядро. В каждой клетке имеется один или несколько хлоропластов – длинных, спирально закрученных лент, питающих водоросль в процессе фотосинтеза.

Как и у высших представителей флоры, клетки спирогиры проходят процесс деления. Это происходит в теплое время года через 1-2 часа после наступления темноты. В первую очередь делится пополам ядро, и формируется перегородка новой клетки, которая разбивает хлоропласт пополам.

Где обитает Спирогира и биологические особенности

Спирогира является пограничным организмом между низшим и высшим миром растений. Несмотря на свою примитивную жизнедеятельность и элементарное строение, водоросль способна разрастись и организовать целые колонии. Порой огромные скопления ватной массы способны покрыть полностью всю поверхность, либо дно природных водоёмов.

Чаще всего это происходит в заиленных озерах, прудах, канавах, реках, болотах. Среда обитания этой водоросли не ограничивается пресноводными акваториями. Повсеместно она встречается и в слабосоленых, соленых морях и даже источниках минеральных вод. Место обитания живучей спирогиры было обнаружено даже высоко в горах на расстоянии 5 км над уровнем моря.

При отсутствии должного ухода, нити растения появляются не только в естественных условиях, но и в бассейнах, и аквариумах. Избыток корма, мертвые рыбки, повышенная температура воды, слабая фильтрация или неочищенный, забитый фильтр, редкие подмены – все это способствует активному появлению и росту нитчатки.

Жизненный цикл Спирогиры

Жизненный цикл спирогиры состоит из нескольких этапов:

• вегетативное размножение или половая конъюгация;
• соединение клеток соседствующих нитей и формирование копуляционного канала;
• перетекание и обмен протоплазменной жидкости между клетками;
• зигота – это клетка растения, в которой произошел обмен протоплазменной жидкости;
• зимовка зиготы. В холодный период зигота покрывается плотной оболочкой. С наступлением тепла под ней происходит мейотическое деление, в результате которого образуются 4 споры. Три из них отмирают, а оставшаяся клетка путем деления разрастается в новую нить спирогиры.

Более наглядно цикл развития спирогиры можно просмотреть на схеме:

Клетки водоросли на всех стадиях жизненного цикла имеют гаплоидный набор хромосом, за исключением стадии зиготы и зигоспоры.

Питание растения

Поскольку спирогира не имеет корневой системы, позволяющей всасывать питательные вещества из грунта, питание растения осуществляется только за счет солнечного света. Клетки нитчатого содержат закрученный в спираль хроматофор с хлоропластами (зелеными пластидами), которые осуществляют фотосинтез.

Клетки спирогиры посередине хлоропласта имеют пиреноиды – небольшие округлые образования, в которых в процессе фотосинтеза откладывается крахмал, превращаясь в своеобразные углеводные кирпичики. Такой тип питания называется автотрофным.

Полученные углеводы растение использует для своего питания и жизнедеятельности, обеспечивая окружающую среду выделяемым кислородом, столь необходимым всему живому на Земле.

Таким образом, источниками питания нитчатой водоросли служит все, что есть в среде его обитания: углекислый газ, вода, энергия солнечного света.

Варианты размножения

Размножение спирогиры, как и большинства водорослей, возможно бесполым (вегетативным), так и половым (конъюгативным) способами, несмотря на отсутствие половых клеток.

Вегетативный

Вегетативное размножение подразумевает собой увеличение популяции растения за счет разрыва или случайного повреждения водорослевых нитей. Распадаясь на части, каждый отрезок превращается в новое самостоятельное растение. Поскольку нитки спирогиры в толще воды сильно спутываются, их постоянное повреждение и разрывы неизбежны. Поэтому бесполое размножение происходит очень интенсивно.

Половой

Благодаря спутыванию ниточек водоросли происходит и процесс полового размножения путём конъюгации.  Этому процессу благоприятствует теплая погода  и температура среды 18-30 градусов.

Переплетаясь между собой, нитки образуют густой пучок и тесно прижимаются друг к другу. При этом разнополые клетки соседних талломов, соприкасаются и по образовавшемуся межклеточному каналу обмениваются цитоплазматическим материалом. После копуляции образовавшаяся зигота покрывается плотной оболочкой и отделяется от основного растения, превращаясь в зигоспору.

Пережив холодное время года, ядро зигоспоры разделяется на 4 отдельные споры (мейоз). Три из них впоследствии дегенерируют, а самая сильная, прорастая, даёт начало новой жизни.

Чем опасна и полезна

Изучив особенности жизни и размножения спирогиры, можно сделать вывод, что все виды спирогиры очень быстро адаптируются под изменяющиеся условия окружающей среды, а двойной способ размножения позволяет ей разрастаться катастрофическими темпами даже в домашних аквариумах.

Нередко борьба с нитчаткой в аквариуме становится для их владельцев целой проблемой. Быстро прорастая и переплетаясь, водоросль занимает лидирующее место и не дает произрастать остальным растениям, необходимым аквариумным обитателям в качестве питания и жилища. А мальки и вовсе могут запутаться в густых «волосах» и погибнуть.

Хотя для некоторых видов рыб нитчатка служит хорошим пропитанием, а также прекрасным местом для нереста и надёжным «хранилищем» для оплодотворённых икринок, защищающим будущее потомство от воздействия неблагоприятных факторов.

Несомненно, главную пользу спирогира приносит учёным в части лабораторных исследований и опытов. Крупный размер клеток растения (0,01мм) позволяет глубоко изучить их анатомию, наблюдать за строением, изменениями при воздействии различных биологических и химических факторов, проводить научные опыты.

С одной стороны, богатые хлорофиллом водоросли, перерабатывая неорганику, выделяют большое количество кислорода, необходимого для дыхания живых организмов. С другой, этот процесс неизбежно приводит к цветению воды, гниению и заболачиванию.

Особую тревогу бьют ученые и экологи из-за катастрофического распространения описываемого растения в уникальном для всего мира озере Байкал. Надо отметить, что среди видового разнообразия нитчатых водорослей в этом водоёме, именно Spirogyra link вызывает наибольшее беспокойство:

1. Во-первых, нитчатка огромными колониями разрослась не только по поверхности, но и на глубине 40 м, вытесняя эндемическую для Байкала живность и растительность. Например, из-за разрастания «ваты» значительно снизилась популяция брюхоногих улиток, а также байкальских губок, которые отвечают за кристальную чистоту акватории озера. В качестве причины снижении численности омуля экологи также называют разрастание нитчатки, которая своими колониями заняла места нерестилищ желтокрылки – главного источника питания редкой рыбы.
2. Во-вторых, отмершие «волосы» спирогиры, которые подвергаются гнилостным процессам, толстым слоем покрывают побережье. Тем самым вода в озере в некоторых местах стала непригодной для использования людьми и животными. Рыболовный промысел также становится невозможным из-за трудностей перемещения на плавательных средствах и заполнения рыболовных снастей водорослевой массой.

На Байкале проводятся глобальные мероприятия по очищению и сохранению экосистемы озера, однако масштабы разрастания «ваты» огромны.

Способы борьбы с растением

Существует несколько способов борьбы с интенсивным разрастанием нитчатки в зависимости от типа водоёма. Однако следует соблюдать правило «не навреди», ведь победа над спирогирой может спровоцировать гибель флоры и фауны всего резервуара.

Если спирогира «атаковала» аквариум, в первую очередь нужно позаботиться о его гигиене: производить регулярную замену воды, очищение фильтра, промывку грунта. Освещение также играет важную роль. Рекомендуется сократить время работы осветительных приборов, высадить в ёмкость высокорослые аквариумные растения, чтобы они создавали тень.

В качестве биологических бойцов владельцы подселяют в аквариум рыбок, питающихся водорослями, таких как барбусы, пециллии, гуппи. Хорошую помощь в этом оказывают и креветки, для которых нитчатка служит основным рационом.

К сожалению, использование химических методов против этого растения нецелесообразно, потому что:

• химия не воздействует на спирогиру эффективно;
• химия может стать причиной гибели всего живого в аквариуме.

 Поэтому удаляют «вату» вручную, путем наматывания на палочку или щетку .

Что касается борьбы с тиной на открытых водных объектах, то здесь необходим комплексный подход:

• сокращение объемов сточных вод, промышленных выбросов в водоёмы, защита последних от сельскохозяйственных отходов с избытком азотсодержащих удобрений;
• сокращение использования или полное исключение в составе моющих средств фосфатов, губительно влияющих на биоценоз;
• разработка и строительство современных очистных сооружений на предприятиях и в местах выброса отходов;
• развитие экологического туризма и волонтерского движения для масштабной ручной очистки от нитчатки, призыв населения внести личный вклад в защиту окружающей среды;
• заселение в водоёмы рыб, питающихся тиной, например, белого амура;
• высадка по берегам высоких деревьев и кустарников, создающих тень и уменьшающих воздействие солнца.

Из всех вариантов борьбы с зеленой массой необходимо подбирать метод, наименее безопасный для окружающей среды.

На сегодняшний день разрастание нитчатки наносит серьезный ущерб экологической системе многих водоёмов. Большие неприятности она доставляет и держателям аквариумов. Однако, появление зеленой ваты – это не причина нарушенной экологии, а следствие её проявления. Поэтому бороться необходимо не с самой водорослью, а с факторами, порождающими её активное распространение. Ведь сама Spirogira в умеренных её количествах имеет немаловажное значение в цепи питания рыб и в обогащении водоёмов кислородом.

Видео по теме