Значение водорослей в природе и для человека. Значение водорослей в природе и хозяйственной деятельности человека. Употребление в пищу
Благодаря обилию и широкому распространению водоросли имеют большое значение в отдельных экосистемах и в биосферном круговороте веществ. Биогеохимическая роль водорослей связана прежде всего с круговоротом кальция и кремния. Составляя основную часть "растительности" водной среды и участвуя в фотосинтезе, они служат одним из главных источников органического вещества в водоемах. В Мировом океане водоросли ежегодно создают около 550 млрд т биомассы (около ⅟4 всех органических веществ планеты). Их урожайность оценивают здесь в 1,3-2,0 т сухого вещества на 1 га поверхности воды за год. Огромна их роль в питании обитателей вод, особенно рыб, а также в обогащении гидросферы и атмосферы Земли кислородом.
Некоторые водоросли вместе с гетеротрофными организмами осуществляют процессы естественного самоочищения сточных и загрязненных вод. Многие из них – индикаторы загрязнения и засоления местообитаний. Почвенные водоросли активно участвуют в почвообразовании.
Водоросли можно использовать непосредственно в качестве пищевых продуктов или как сырье для получения различных веществ, ценных для человека. Некоторые бурые водоросли применяют как удобрения и для кормления домашних животных. Водоросли питательны, богаты витаминами, солями йода и брома. Морскую капусту (ламинарию) рекомендуют при склерозе, нарушении деятельности щитовидной железы, как легкое слабительное.
Морские водоросли – сырье для некоторых отраслей промышленности. Наиболее важные продукты, получаемые из них – агар-агар и альгин. Агар широко применяется в пищевой, бумажной, фармацевтической, текстильной и других отраслях промышленности. Незаменим агар в микробиологических исследованиях при культивировании микроорганизмов. В России агар получают из анфельции, добываемой в Белом и дальневосточных морях. Альгин и альгинаты, извлекаемые из бурых водорослей, обладают превосходными клеящими свойствами. Их добавляют в пищевые продукты, в таблетки при изготовлении лекарственных препаратов, используют при выделке кож, при производстве бумаги и тканей. Из альгинатов делают и растворимые нити, используемые в хирургии. Возможности практического использования водорослей еще далеко не исчерпаны.
36. Значение грибов в природе и жизни человека.
Люди давно и широко используют грибы как продукт питания. Грибы богаты белками, кроме того, в них содержатся жиры, минеральные вещества, микроэлементы - железо, кальций, цинк, йод, калий, фосфор. При этом шляпки содержат больше фосфора, чем ножки.
В нашей стране насчитывается около 300 видов съедобных грибов. Однако число видов, употребляемых в пищу, обычно невелико. Большинство съедобных грибов малоизвестно, например, гриб-зонтик, некоторые виды рядовок и т.д. Лучшие съедобные грибы - белый гриб, подосиновик, подберезовик, маслята, грузди, рыжики, осенний опенок. Среди грибов есть и ядовитые, но их сравнительно немного. В первую очередь следует назвать бледную поганку и вонючий мухомор - смертельно ядовитые грибы, против которых нет надежного противоядия. В разной степени ядовиты мухомор красный, мухомор пантерный, мухомор порфировый, мухомор поганковидный, некоторые виды волоконниц и др. Некоторые ядовитые грибы трудно отличить от съедобных, поэтому никогда не надо употреблять в пищу незнакомые виды грибов.
Многие грибы, особенно микроскопические, образуют физиологически активные вещества. К ним относятся антибиотики, витамины (в том числе из группы фолиевых), органические кислоты (лимонная и др.), ряд ферментных препаратов, галлюциногены и т.п. Некоторые такого рода вещества получают в промышленных масштабах для лечения человека и животных или для других нужд народного хозяйства (пенициллин, лимонная кислота и др.). Псилоцибин и псилоцин, продуцируемые грибами из рода Psilocybe, врачи пытаются применять для лечения психических заболеваний. Препараты из чаги (стерильная форма одного из видов трутовиков) увеличивают сопротивляемость раку и используются для лечения язвенной болезни, гастритов и других желудочно-кишечных заболеваний. Вытяжки из плодовых тел некоторых видов маразмиусов (негниючников) подавляют рост туберкулезной палочки. Фермент руссулин, вырабатываемый одним из видов сыроежек, используется при производстве сыра.
Однако грибы имеют значение не только как пищевые продукты или продуценты лекарственных веществ. Они играют большую роль в круговороте веществ в природе. Обладая богатым ферментным аппаратом, грибы активно разлагают попадающие в почву остатки животных и растений, способствуя образованию плодородного слоя почвы. В этих процессах участвуют как напочвенные макромицеты, так и многие микроскопические грибы.
Большое значение в жизни древесных пород имеют грибы-микоризообразователи.
В последние годы развивалась новая отрасль микологии (науки о грибах) - учение о биоповреждениях промышленных изделий и материалов микроорганизмами, особенно грибами. Под воздействием грибов разрушается бумага и изделия из нее, приходят в негодность нефтяные масла и топливо, лаки, краски, повреждаются оптические изделия, произведения искусства и многое другое.
Особый раздел науки о грибах - учение о грибных токсинах, образуемых как микро-, так и макромицетами. Заражение пищевых продуктов некоторыми грибами (например, фузариями) приводит к их интоксикации, а употребление таких продуктов в пищу - к отравлениям.
Составляют основную часть растительности в водных экосистемах. В результате фотосинтеза и боль-шой скорости размножения они создают огромную мас-су органических веществ, которые используют для пита-ния другие организмы .
В слоевищах и между ризоидами зелёных и бурых водорослей проживает множество мелких животных: полипов, червей, моллюсков , ракообразных . Для од-них водоросли — источник питания, для других — убежище или место прикрепления. Многие рыбы (например, дальневосточная сельдь) откладывают на слоевища бурых водорослей икринки.
Геологическое значение
У кремнистых, или диатомовых, водорослей клетки имеют твёр-дую кремнезёмную оболочку. Скопления отмерших клеток этих водорослей образуют горную породу — диатомит. Помимо этого, диатомовые — важнейшие продуценты органического ве-щества.
Планктон
Водоросли — составная часть планктона. Планктон (греч. planktos — блуждающий) — совокупность орга-низмов, населяющих толщу пресноводных и морских вод оёмов и пассивно переносимых течением. Планк-тонные водоросли составляют фитопланктон — основ-ной производитель органического вещества и началь-ное звено большинства пищевых цепей в водных экосистемах. От его обилия зависит численность жи-вотных в водоёме. На состояние фитопланктона оказы-вают влияние экологические факторы : освещённость, температура, солёность воды, степень загрязнения вод.
Употребление в пищу
Среди водорослей нет ядовитых форм, поэтому люди , живущие на побережьях рек и морей, издавна используют водоросли в пищу и на корм скоту. В Китае из водорослей делают лапшу, пирожки, голубцы, их добавля-ют в муку.
Важный объект промысла для человека — крас-ные водоросли. На островах Океании, в Китае, Корее, Японии из них готовят супы, салаты, приправы. Ши-роко используют красные водоросли в пищевой про-мышленности.
Из красных водорослей получают агар — сложную смесь углеводов. Уже 20 г ага-ра в 1 л воды после остывания образу-ют плотный студень. Агар используют для изготов-ления мармелада, пастилы, нечерствеющего хлеба и незасахаривающегося варенья. Его добавляют в мороженое и желе. Материал с сайта
Лечебные свойства
Морские водоросли богаты витаминами, минераль-ными солями, йодом, поэтому они обладают лечебны-ми свойствами. Так, ламинария японская (морская капуста) используется для приготовления салатов и служит для профилактики рахита, склероза, полезна при заболеваниях кишечника. Бурые водоросли используют в медицине для изготовления препаратов, способствующих выведению радиоактивных веществ из организма.
Китайские врачи использовали водоросли в качестве лекарств более 3 тыс. лет назад. В настоящее время стало известно, что некоторые вещества, содержащиеся в крас-ных водорослях, подавляют рост вируса, вызывающего опасную болезнь — СПИД.
В микробиологических лабораториях на основе агара изготавливают твёрдые питательные среды , на которых высевают колонии микроорганизмов . Без агара работа микробиологов была бы очень сложной.
Промышленность
Агар, полученный из красных водорослей, используют в про-изводстве бумаги и тканей: он придаёт им блеск.
Мир водорослей настолько разнообразен, что невозможно найти место на нашей планете, где бы не встречались эти растения. Водоросли обитают везде: в океанах, морях, реках, озерах, на почве, скалах, деревьях. Даже в снегу и горячих источниках можно встретить эти удивительные растения.
Предлагаем вашему вниманию серию статей об экологических особенностях водорослей.
Роль водорослей в природе колоссальна. Они являются первопищей для многих организмов, в первую очередь ракообразных с фильтрационным типом питания. Рачков в свою очередь поедают рыбы. На долю водорослей приходится, по сведениям разных авторов, от 30 до 50% выделяемого растениями кислорода.
Водоросли, так же как и наземные растения, помогают нам решать проблему избыточного количества углекислого газа в атмосфере. Порой они развиваются в таких больших количествах, что окрашивают воду в различные цвета.
В третьих, водоросли очень красивые существа. К примеру, диатомовые водоросли (на микрофотографии морские центрические диатомеи) являются обширной группой одноклеточных морских и пресноводных водорослей. Обратите внимание на радиальную симметрию, которая взята за основу в систематике этой группы водорослей. Они являются пищей для криля, которым в свою очередь питаются рыбы, киты, птицы и другие морские существа.
Способность водорослей адаптироваться к разнообразным условиям уникальна. Они живут в дождевой воде с минимальным количеством солей, в соленых и сверхсоленых водоемах, на высокогорных льдах и поверхности раскаленных скал. Водоросли обнаруживаются даже в верхних слоях почвы, куда едва проникает солнечный свет. Они первыми заселяют безжизненный субстрат скал и почв, создавая условия для дальнейшего развития плодородия почв.
Водоросли, как и все растения, на свету синтезируют органические вещества. И в то же время многие их них способны жить за счет гетеротрофного питания, т.е. потреблять уже готовые органические вещества.
Благодаря широкому распространению, водоросли играют важную роль в круговороте веществ в природе. Водоросли водоемов являются основной пищей планктонных, бентосных (донных) организмов, некоторых видов рыб.
Многие виды водорослей (особенно красные и бурые) с давних пор используются человеком в пищу. Из водорослей получают агар-агар, альгинат натрия, некоторые кислоты, используемые во многих отраслях промышленности. Выброшенные на берег водоросли с давних пор используются в виде кормовых добавок в пищу сельскохозяйственным животным и птице, а после перегнивания - в качестве удобрения для растений.
Развитие промышленности требует новых источников органических и неорганических веществ. Возрастающие потребности способствуют интенсивному культивированию в морях многих видов водорослей. Человеком получены различные штаммы микроскопических водорослей, богатых белками, жирами, углеводами. Некоторые виды водорослей используются в качестве пищевых добавок для человека, в качестве корма животным и птицам. Водоросли используются для получения из них метана.
Водоросли, как и указывает название, - это растения, обитающие в воде. В ботанике термин «водоросли» применяют в более узком смысле, применительно к низшим, лишенным расчленения на стебель и листья, фотосинтезирующим растениям. Это связано с тем, что в воде обитают и высшие водные растения.
Однако значительная часть водорослей встречается и на суше: на поверхности и приповерхностном слое почвы, на скалах, стволах деревьев, постройках и даже … в волосах белых медведей, живущих в зоопарках или волосах ленивцев, обитающих во влажных лесах Южной Америки. Однако жизнь этих растений как бы то ни было связана с водой.
Эти водоросли легко переносят высыхание, промерзание и очень быстро оживают при малейшем увлажнении. Стоит появиться достаточному количеству влаги, как поверхность предметов покрывается зеленым или красным (в зависимости от видового состава) налетом.
Некоторые водоросли обитают в качестве симбионтов внутри организма некоторых животных (простейших, кораллов, червей, моллюсков и других). Есть виды водорослей встречающихся во льдах (на нижней или верхней поверхности) и горячих источниках. Так что термин «водоросли» представляет собой скорее экологическое понятие, означая жизненную форму растительных организмов, объединенных в одну группу образом жизни.
Цветов и семян у водорослей нет. Тело водорослей - слоевище или таллом (от греч. «таллос» - молодая ветка, побег) - по своему строению значительно проще, чем у мхов, папоротников и других наземных растений, часто отсутствует дифференциация клеток на ткани. Споры - органы размножения водорослей, как правило, лишены твердой оболочки. Клеточная стенка водорослей состоит из целлюлозы, пектиновых веществ, кремнийорганических соединений (у диатомовых водорослей), альгина и фуцина (бурые водоросли). В качестве запасных веществ представлены крахмал, гликоген, полисахариды, липиды.
На основании различий в строении клетки (ядерного аппарата, набора пигментов, клеточной оболочки, запасных веществ и других) различают прокариотические и эукариотические водоросли.
У прокариотов (от лат. «про» - перед, раньше, вместо и греч. «карион» - ядро) клетки не имеют ограниченного мембраной ядра. К ним относятся все бактерии и синезеленые водоросли (или же Cyanobacteria - цианобактерии). У эукариотов (от греч. «эу» - хорошо, полностью и «карион» - ядро) клетки содержат оформленное ядро. К эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие.
Водоросли объединены в отделы, названия которых в основном совпадают с характером их окраски, а у некоторых - и с особенностями строения.
Прокариотические водоросли (Procaryota):
1. Синезеленые водоросли (Cyanophyta);
2. Прокариотические (первичные) зеленые водоросли (Prochlorophyta).
Эукариотические водоросли (Eukaryota):
1. Эвгленовые водоросли (Euglenophyta);
2. Динофитовые водоросли (Dinophyta);
3. Криптофитовые водоросли (Cryptophyta);
4. Рафидофитовые водоросли (Raphidophyta);
5. Золотистые водоросли (Chrysophyta);
6. Диатомовые водоросли (Bacillariophyta);
7. Желтозеленые водоросли (Xanthophyta);
8. Красные водоросли (Rhodophyta);
9. Бурые водоросли (Phaeophyta);
10. Зеленые водоросли (Chlorophyta);
11. Харовые водоросли (Charophyta).
Необходимо отметить, что систематика водорослей полностью не устоялась, поэтому некоторые исследователи используют иную систематику, немного отличающуюся от приведенной выше.
Несмотря на то, что история изучения водорослей насчитывает несколько столетий, среди специалистов все еще нет единого мнения относительно положения их в общей классификации. Это в первую очередь относится к синезеленым, а также ко всем тем водорослям, которые снабжены органами движения - жгутиками (почти все Euglenophyta, большая часть Dinophyta, отдельные классы Xanthophyta, Chlorophyta).
Синезеленые и прокариотические зеленые водоросли относят к прокариотам (т.е. к неядерным организмам), так как их клетки лишены оформленного ядра.
Отдел прокариотические (первичные) зеленые водоросли выделен в отдельную группу совсем недавно - в 1976 году - после описания одного рода Prochloron и одного входящего в него вида Р. didemni (Lewin.). Эта группа водорослей занимает промежуточное положение между прокариотами - бактериями и cинезелеными водорослями, с одной стороны, и эукариотами (ядерными организмами) - зелеными водорослями, с другой. С бактериями их роднит отсутствие оформленного ядра, с синезелеными - отсутствие ядра и способность к фотосинтезу, с зелеными - наличие хлорофилла «b». Разными исследователями вопрос о систематической определенности этой малочисленной группы водорослей решается по-разному, в зависимости от взятого за основу критерия.
В последнее время синезеленые водоросли Cyanophyta стали относить к бактериальным, а не к растительным организмам по ряду признаков (в ботанической литературе чаще всего используется термин «синезеленые водоросли», а в микробиологической - «цианобактерии»). У Cyanophyta, в отличие от эукариот, нет оформленного ядра, что сближает их с другими прокариотами, основу клеточных стенок составляет гликопептид муреин, половой процесс или отсутствует, или протекает по типу коньюгации, то есть слияния протопластов двух вегетативных клеток.
Жгутиковые формы имеют признаки, как растений, так и животных, что послужило поводом для объединения их всех в общую систематическую группу «жгутиковых организмов» и включения их в систему животного мира. В отличие от животных-жгутиконосцев, водоросли имеют хлорофилл и хроматофоры (от греч. «хрома» - цвет, «форео» - несу). Однако в темноте они могут утрачивать пигменты, становятся бесцветными и существуют за счет поглощения растворенных в воде органических веществ. Некоторые виды одноклеточных водорослей (из Dinophyta) способны, подобно простейшим, захватывать органические частицы.
Наука, изучающая водоросли, - альгология (от лат. «альга» - водоросли, «логос» - наука) - рассматривает вопросы систематики, морфологии, физиологии, экологии водорослей и их практическое значение. Альгология является одним из разделов ботаники, тесно связана с микробиологией и гидробиологией.
При реализации проекта использованы средства государственной поддержки, выделенные в качестве гранта в соответствии c распоряжением Президента Российской Федерации от 29.03.2013 № 115-рп») и на основании конкурса, проведенного Обществом «Знание» России.
Материал подготовлен к 90-летию кафедры гидробиологии МГУ.
А.П.Садчиков,
профессор МГУ имени М.В.Ломоносова, вице-президент Московского общества испытателей природы
Переоценить значение водорослей в природе и жизни человека невозможно. Благодаря процессам фотосинтеза они являются основными продуцентами огромнейшего количества органических веществ в пресных и соленых водоемах. Отдельного внимания заслуживает тот факт, что водоросли интенсивно вырабатывают в воде кислород, так необходимый речным и морским обитателям. Человек уже давно оценил по достоинству эти растения и нашел им применение во многих и в
Значение водорослей в природе и жизни человека
Пожалуй, самой важной функцией, которую выполняют абсолютно все виды водорослей, является поглощение из воды углекислого газа. В обмен они выделяют кислород, без которого невозможно представить жизнь современных растений и животных. Не менее важно участие водорослей в круговороте веществ на планете. Его циклический характер позволяет существовать всем видам живых существ на земле вот уже не одну тысячу лет. Кроме этого, водоросли - основной источник в водоемах органических веществ, которые являются отличной кормовой базой. Огромное количество животных зависят от нее. Не менее важно и эволюционное значение водорослей. Они значительно повлияли не только на Земли, но и на формирование ее рельефа. К тому же эти растительные организмы (как одноклеточные, так и многоклеточные) играют не последнюю роль в самоочищении рек, озер и прудов, а также сточных вод. Водоросли, особенно их одноклеточные представители, являются превосходным индикатором засоления и загрязнения водоема. Но они обитают не только в воде, но и в почве. Участвуя в круговороте кремния и кальция, они активно обогащают землю этими компонентами.
Значение водорослей в сельском хозяйстве
Огромное значение водорослей в природе и жизни человека объясняется их способностью продуцировать органическое вещество. Поэтому они нашли широкое применение в парфюмерной, пищевой, фармацевтической промышленности. Но еще большее их количество используется в сельском хозяйстве. В развитых странах на основе водорослей изготавливают удобрения. Если опрыскать ими саженцы помидоров, перцев, баклажан и то те не только быстрее растут, но и дают большой урожай. Помимо овощеводства, водоросли проникли и в животноводство. Коровы, гуси, куры, утки становятся более продуктивными при особо сбалансированном питании. В пищу сельскохозяйственным животным вводят органические компоненты водорослей.
Значение водорослей в пищевой промышленности
Ежегодно на всех континентах планеты люди употребляют в пищу несколько миллиардов тонн переработанных водорослей. В первую очередь речь идет о морской капусте. Она В ней содержится огромное количество питательных и, что немаловажно, полезных веществ. Это и соединения йода, и кальций, который необходим для нормального обмена веществ. и жизни человека просто огромно. Выращивание морских и пресноводных культур дает весьма обнадеживающие результаты. Они все чаще применяются в пищевой промышленности. Например, японская кухня использует муку из водорослей при выпекании хлеба. А это основной продукт на столе в каждой семье. Водоросли добавляют в пудинги, пирожные и даже мороженое. В последнее время не менее актуально их применение при консервации. Во многих странах с каждым годом открывается все больше кафе, где можно заказать различные блюда исключительно из водорослей.
Одноклеточные водоросли и их значение в космонавтике
Как ни странно, но именно простой одноклеточной водоросли хлорелле отводится огромная роль в современной космонавтике. Она способна выработать большое количество кислорода. В этом ей уступают практически все виды растений. Немаловажен тот факт, что она имеет микроскопические размеры, а значит, не займет много места. У нее короткий процесс вегетации и очень большая скорость размножения. Вся полученная биомасса хлореллы может быть использована на орбитальных станциях не только для продукции кислорода, но и в качестве пищи. Ее питательные качества действительно впечатляющие. Содержание белка в хлорелле составляет не менее 50 процентов от сухой массы. К тому же в этой водоросли содержится необходимые для жизнедеятельности человека аминокислоты и витамины. Все это делает использование хлореллы в космических полетах весьма перспективным.
Применение водорослей в микробиологии
Велико многообразие и значение водорослей. Они нашли свое применение даже в микробиологии. Из бурых и производят вещество агар-агар. Оно способно застывать при комнатной температуре и превращаться в студень. Именно это его свойство и стало определяющим в выборе между желатином и агаром при производстве питательных сред для культивирования микроорганизмов. Это вещество обладает хорошими питательными свойствами и не тает в условиях термостата. Поэтому в настоящее время все искусственные готовят на основе агара.
Использование водорослей для очистки сточных вод
В последнее время возросло значение водорослей в жизни человека в коммунально-бытовой сфере. Их культивируют в промышленных сточных водах для того, чтобы активизировать процессы самоочищения. В дальнейшем излишняя органическая масса будет использоваться для получения метана, который планируется применять в сельскохозяйственном и промышленном производстве. Лучше всего с загрязнением может справиться хламидомонада. Она способна выбирать из воды органические вещества, очищая ее.
