В планетарных масштабах утилизация солнечной
энергии в процессах фотосинтеза
приводит к созданию органического вещества и
генерации кислорода. В отличие от суши, где
главная роль принадлежит многоклеточным
организмам, в океане основная часть органики
создается одноклеточными планктонными
организмами. Имеется несколько основных групп
такого планктона: синезеленые
(в настоящее время их относят к цианобактериям),
перидинеи, кокколитофориды
и, наконец, диатомеи. Каждая из них
при определенных условиях может дать
"вспышку" - бурный рост численности и
преобладание над другими группами. Однако в
общем, большую часть вновь синтезируемого
(первичного) органического вещества в океане
создают диатомеи.
Размеры клеток разных видов диатомей варьируют
от 10 и менее до 100 и более микрон. Как правило, в
море клетки диатомей после деления могут
оставаться соединенными между собой в колонии в виде
цепочек от нескольких штук до десятков клеток.
Реже образуются более сложные объединения
клеток в виде агрегаций из многих цепочек (маты,
шарики) или комочки, объединенные общей слизью.
Если такие агрегации содержат более 1000 клеток, их
размеры превышают 1мм, то они уже видны
невооруженным глазом. Их можно назвать макроколониями,
тем более, что, как правило, у них проявляются
специальные приспособительные реакции, которых
не было у отдельных клеток или простых колоний, в
частности приспособления к плавучести,
чему, в основном, и посвящена настоящая статья.
Необходимыми факторами роста
фотосинтезирующих организмов являются
достаточные количества света и биогенных
солей (биогенов), однако в океане
они в большинстве случаев разнесены по глубине:
свет - в верхних слоях воды, а биогены - в нижних.
Поэтому большинству водорослей в океане
проходится жить при дефиците первого или второго
фактора.
Есть ли в природе способы соединения света и
биогенов, в данном случае верхнего и нижнего
слоев воды? На суше перед растениями стоит в
общем-то такая же задача, которая решается
известным образом: корни - в земле, листья - на
стволе и по возможности повыше. В океане наиболее
распространенный способ - это миграции
организмов между верхним и нижележащими слоями
воды. А для этого надо либо иметь возможность
активно перемещаться в воде на расстояние
порядка 50м/сутки (некоторые виды жгутиковых
перидиней), либо регулировать свою плавучесть
(газовые вакуоли у некоторых видов
синезеленых), либо дожидаться естественных
вертикальных движений воды, хотя они очень
медленные (что в той или иной степени делают все
одноклеточные). Есть, правда, и в океане
многоклеточная водоросль Nereocystis, избравшая, как и
растения на суше, способ механического
соединения поверхности воды и грунта. Внешне она
напоминает очень вытянутую морковь или петрушку:
у нее длинный (до 100м и более) "ствол",
утолщающийся кверху и на 2/3 голый, в верхней части
он покрыт "ветвями", в основании каждой из
которых специальный вырост - пузырь с газом
диаметром около 20см, а на "ветвях" - листовые
пластины, и у них тоже пузыри, но поменьше. Для
океана это, конечно, экзотичный и
бесперпективный способ (на 4км ствол не
протянешь), и мы рассказываем о нем лишь потому,
что здесь, как и в некоторых других случаях,
многоклеточные водоросли для создания
положительной плавучести используют газовые
пузыри. Важно подчеркнуть, что первичный газ в
пузырях - кислород, образующийся при фотосинтезе,
но потом из-за диффузии состав газа становится
более или менее близок к воздуху. Потребность в
газовых пузырях возникает у водорослей из-за
того, что их клетки могут синтезировать очень
мало веществ (кроме жиров), которые имеют
плотность меньше, чем у воды.
Итак, многоклеточные водоросли могут
использовать выделяемый ими кислород для
создания положительной плавучести. Может ли это
делать одноклеточный фитопланктон?
До последнего времени считалось, что не может,
кроме отдельных видов синезеленых водорослей, у
которых известны специальные газовые вакуоли.
Как будет показано ниже, по крайней мере
макроколонии диатомей могут использовать
газовые пузырьки.
далее>>
|
