что такое спирогира в биологии

Спирогира

Спироги́ра (лат. Spirogyra ) — нитчатая водоросль семейства Zygnemataceae.

Тело спирогиры — неветвящаяся нить, состоит из одного ряда цилиндрических клеток.

Размножение вегетативное (делением клеток) или половое (конъюгация). При конъюгации клетки двух соседних разнознаковых («+» или «-») нитей соединяются между собой боковыми выростами, образуется копуляционный канал, по которому протопласт одной клетки перетекает в другую и сливается с содержимым последней. Клетка, в которой произошло слияние (зигота), закругляется, отделяется от нити и, одеваясь толстой оболочкой, превращается в зигоспору. Зигоспора перезимовывает и весной проходит мейоз, давая 4 споры, три из которых отмирают, а одна прорастает в молодую нить («+» или «-»). Все стадии, кроме зиготы и зигоспоры, — гаплоидны.

Спирогира одна из наиболее распространенных водорослей пресных вод всех частей света, встречается также и в солоноватых водах. Спирогира образует большие ватообразные скопления, которые плавают на поверхности воды или стелятся по дну и очень часто встречаются в тине стоячих и текучих вод, в прудах, болотах, канавах, речках, ручьях, бассейнах и т. д.

Вследствие большой величины клеток спирогиры, достигающей у некоторых ее видов до 0,01 мм, вследствие ясности их строения, эта водоросль является одной из наиболее хорошо изученных и служит классическим объектом при изучении анатомии клетки водоросли.

Род разделяется на 2 подрода: Euspirogyra — сливающиеся клетки одинаковы по размеру, копуляционный канал развит — и Sirogonium — сливающиеся клетки различны по размеру, копуляционный канал развит слабо или совсем отсутствует, поэтому клетки сливаются друг с другом непосредственно. Известно около 200 видов спирогир.

К. А. Тимирязев о спирогире

Вот микроскопическая водоросль, уже нам знакомая спирогира, с ее характеристическими спиральными лентами хлорофилла (рисунок справа). В известный момент развития этого организма составляющие его нити принимают параллельное положение, как это видно на рисунке. В некоторых клетках содержимое собирается в круглые или овальные клубки, и в то же время на двух смежных клеточках образуются вздутия стенки. Эти бугорки растут навстречу, сталкиваются, разделяющая их перегородка всасывается, исчезает, и тогда содержимое двух клеточек сливается в одну массу, причем совершенно безразлично, перельется ли содержимое из левой нити в правую или наоборот. Образовавшаяся таким образом округлая масса получает оболочку и превращается в спору, которая, освободившись, может прорасти и дать начало новому организму, новой нити спирогиры. Здесь мы, следовательно, встречаем процесс оплодотворения в крайне простой форме: две клеточки сливаются, чтобы дать начало одной, которая и служит для воспроизведения организма.

Источник

Места обитания спирогиры, особенности строения и размножения

Спирогира — один из представителей семейства зигнемовых, относится к роду нитчатых зеленых водорослей. Это самый распространённый вид водорослей на всей планете. Она предпочитает водоёмы с пресной водой (в стоячих или с небольшим течением). На поверхности озер и прудов, а также на дне ее можно увидеть в виде слоя тины, покрытой слизью. На территории стран СНГ известно около 120 разновидностей спирогиры, а всего их насчитывается более двух сотен.
Читать подробнее: зеленые нитчатые водоросли в аквариуме.

Спирогира – самый распространенный вид водорослей

Среда обитания и биологические особенности

Несмотря на то, что спирогира представляет организмы очень близкие к высшим растениям, она отличается простейшим строением и примитивной жизнедеятельностью. Из-за большого скопления тончайших нитей на водоемах образуются напоминающие вату комки, которые могут покрывать абсолютно всю поверхность воды. Чаще всего водоросль можно заметить на заиленных канавах и прудах, в болотах, реках. При отсутствии правильного ухода и регулярной чистки спирогира появляется и в бассейнах.

Места, где обитает спирогира, не ограничиваются естественными водоемами. Владельцы домашних аквариумов нередко встречаются с этим представителем водорослей и не знают, как с ней бороться. Причиной ее появления и активного распространения является загрязнение воды органическими компонентами (мертвые рыбки, избыточное количество корма), а также нерегулярная подмена воды и забитые системы фильтрации. Спирогира обитает и в хорошо освещенных условиях, поэтому избыток света способствует ее возникновению в аквариумах.

Одной из наиболее интересных характеристик спирогиры является ее строение. Таллом представляет собой неветвящуюся нить, образованную множеством цилиндрических клеток одинаковых по размеру. Длина одной клетки составляет около 0,01 мм, а ширина одной нити может колебаться в диапазоне 5−200 мкм. Такие размеры позволили специалистам провести изучение этого вида более подробно, чем других водорослей, и составить их описание.

Стенки клеток образованы углеводами, что делает спирогиру схожей с высшими растениями по строению. Каждая из них покрыта оболочкой из целлюлозы со слоем слизи. Внутриклеточное пространство заполнено соком, в нем же находится ядро и хлоропласты. Особенности строения обуславливают и механизм питания: исключительно с помощью фотосинтеза. Этот вид обитателей пресных водоемов не может питаться полезными веществами из почвы или воды.

Спирогира под микроскопом — строение

Вернуться к списку Задать свой вопрос

Представителей семейства зигнемовых люди обычно называют тиной. Однако для ботаников они представляют профессиональный интерес, т.к. это классика растительной анатомии. Просмотр и зарисовка спирогиры под микроскопом — это значимый шаг начинающих биологов, он реализуется на лабораторном практикуме в пятом классе средних школ. А для детей, занимающихся микробиологией дома, производители готовых микропрепаратов нередко включают ее в состав наборов для любительского использования.

Спирогира является преимущественно пресноводным растением, распространена по всей территории планеты и принадлежит царству эукариотов, клетки которых содержат ядро. Она относится к роду нитчатых микроскопических водорослей. Одним из первых ярко и подробно ее описал российский естествоиспытатель Климент Тимирязев в начале двадцатого столетия. Физическая оболочка представлена прямой нитью, образованную совокупностью цилиндрических клеточных образований, выстроившихся в одну линию.

Клеточная стенка образуется из пластинки и состоит из органического вещества – целлюлозы. Снаружи она покрыта продуктом секреции – слизью, выполняющую защитную функцию. Основное пространство центральной части клетки заполнено соком и ограничено органоидом с одной мембраной, называемым вакуолью. Она отвечает за солевой и жидкостной обмен, участвует в ликвидации отходов, образуемых при метаболизме. Зеленые пластиды хлоропласты, организующие фотосинтез, раскручены в ленту по спирали. Размножение бывает двух способов — бесполое, вегетативное, при котором новый организм появляется из родительского путем отделения слоевища, и путем полового процесса (коньюгации) ввиду слияния элементарных единиц строения из разных нитей и образования тотипотентной зиготы.

Наблюдение спирогиры под микроскопом целесообразно проводить методом фазового контраста или в проходящем свете в светлом поле. Для этой задачи предварительно изготавливается препарат по следующей технологии:

Начните микроскопирование с маленькой кратности – вставьте в окулярную трубку окуляр WF10x, а на револьверном устройстве до щелчка выберите объектив 4x, что даст первоначальное увеличение 40 крат. Подкручивая ручки фокусировки, добейтесь чистого изображения. Наблюдаемую картину можно зафиксировать рисунком или сделать фотографию. Для фотографирования используйте цифровую камеру (видеоокуляр). Она подключается к персональному компьютеру или ноутбуку через порт USB. После правильной установки программного обеспечения визуализация будет выводиться на монитор и для получения фото достаточно одного клика мышкой.

Рекомендуются световые микроскопы: Levenhuk LabZZ M101 или 2L, Bresser Junior 640x, Биомед 2, Микромед Р-1.

Варианты размножения

Особенностью размножения спирогир является то, что они никогда не производит споры. Ученые выделяют два способа образования новых клеток и нитей в цикле развития спирогиры:

В процессе конъюгации получается своеобразная лесенка. По образовавшемуся каналу из клетки в клетку переходит протопласт, формируя зиготу. При прорастании зиготы происходит деление ядра на четыре части. Три их них дегенерируют и отмирают, а из самой крупной, жизнеспособной, прорастает новая особь. Впоследствии из нее появляется полноценная нить.

Половое и бесполое размножение свойственно большинству зеленых водорослей, но специальных половых клеток в процессе развития не образуется. На протяжении весенне-летнего теплого периода спирогира размножается, как правило, при помощи спор.

Простая адаптация спирогиры к условиям обитания позволяет ей занимать места даже в комнатных аквариумах. Активно разрастаясь, она заполняет плотной слизкой массой бо́льшую часть пространства. Этим водоросль сильно мешает другим растениям, которые используются как корм или домики для рыб. Для мальков появление этого нежелательного обитателя и вовсе губительно, так как они быстро запутываются в густых нитях.

Спирогира очень сильно разрастается даже в аквариумах

Специалисты уверены, что положительные стороны распространения спирогиры в водоемах и аквариумах тоже есть. Их польза состоит в том, что они могут стать подходящим субстратом на период нереста для некоторых видов рыб. Плотность нитей позволяет надежно спрятать потомство от опасных хищников.

Появление вязкой массы спровоцировано в большинстве случаев переизбытком минеральных удобрений (в частности, аммиачной селитры). Если есть оборудованный на дачном участке пруд или искусственный водоем, то от такого типа подкормок грунта поблизости него стоит отказаться.

Водоросли помогают прятать потомство во время нереста некоторым видам рыб

Жизненный цикл[ | ]

Конъюгация спирогиры (на рисунке — справа) из работы К. А. Тимирязева, 1907 г.
Размножение вегетативное или половое (конъюгация). При конъюгации клетки двух соседних разнознаковых («+» или «-») нитей соединяются между собой боковыми выростами, образуется копуляционный канал, по которому протопласт одной клетки перетекает в другую и сливается с содержимым последней. Клетка, в которой произошло слияние (зигота), закругляется, отделяется от нити и, одеваясь толстой оболочкой, превращается в зигоспору. Зигоспора перезимовывает и весной претерпевает мейоз, давая 4 споры, три из которых отмирают, а одна прорастает в молодую нить («+» или «-»). Все стадии, кроме зиготы и зигоспоры, — гаплоидны.

Вот микроскопическая водоросль, уже нам знакомая спирогира, с её характеристическими спиральными лентами хлорофилла. В известный момент развития этого организма составляющие его нити принимают параллельное положение, как это видно на рисунке. В некоторых клетках содержимое собирается в круглые или овальные клубки, и в то же время на двух смежных клеточках образуются вздутия стенки. Эти бугорки растут навстречу, сталкиваются, разделяющая их перегородка всасывается, исчезает, и тогда содержимое двух клеточек сливается в одну массу, причем совершенно безразлично, перельется ли содержимое из левой нити в правую или наоборот. Образовавшаяся таким образом округлая масса получает оболочку и превращается в спору, которая, освободившись, может прорасти и дать начало новому организму, новой нити спирогиры. Здесь мы, следовательно, встречаем процесс оплодотворения в крайне простой форме: две клеточки сливаются, чтобы дать начало одной, которая и служит для воспроизведения организма.

. Лекция VIII. Цветок и плод от 28.06.1907

Способы борьбы

Быстрое разрастание некоторых видов водорослей создает немало хлопот владельцам бассейнов, комнатных аквариумов или искусственных водоемов на собственном участке. Появление спирогиры может спровоцировать гниение в воде, и поэтому с ней рекомендуют бороться всеми возможными способами. Химические препараты против нее не действуют, поэтому гораздо проще предотвратить загрязнение воды и появление этого вида водорослей, чем потом заниматься ее выведением. Наиболее эффективными методами выведения зеленой массы являются:

Чтобы вывести спирогиру из аквариума и не допустить ее возникновения, рекомендуется соблюдать световой режим, при необходимости уменьшая интенсивность освещения. Кроме того, можно запустить мелких креветок, рацион которых состоит из водорослей. Хороший эффект дают ультрафиолетовые лампы, которыми рекомендуется обрабатывать воду 1−2 раза в неделю.

Борьбы со спирогирой может оказаться опасной для аквариума и его обитателей, поэтому из всех доступных способов рекомендуется выбирать тот, который будет наименее опасным и вредным. В запущенных случаях лучше обратиться к специалистам, которые занимаются профессиональной чисткой искусственных водоемов.

Строение клетки спирогиры

Данный представитель зеленых водорослей является многоклеточным организмом. Строение спирогиры (рисунок выше демонстрирует основные структуры) представлено длинной нитчатой структурой. Хлоропласты данной водоросли имеют вид лент, которые спирально закручиваются. Эта черта и определяет название описываемых организмов. Клетки также удлиненные, имеют цилиндрическую форму. Они соединяются при помощи пор в оболочках, через которые и осуществляется процесс обмена веществ.

Подобно всем растительным клеткам, их большую часть занимают вакуоли, представляющие собой резервуары, заполненные водой с растворенными питательными веществами. Оболочки пропитаны углеводом целлюлозой, придающей им прочность и жесткость.

Водоросль спирогира, как и все растения, является эукариотическим организмом. Это значит, что ее клетки содержат ядро. В органелле находится генетический материал, заключенный в молекулах ДНК.

Жизненный цикл

Размножение вегетативное или половое (конъюгация). При конъюгации клетки двух соседних разнознаковых («+» или «-») нитей соединяются между собой боковыми выростами, образуется копуляционный канал, по которому протопласт одной клетки перетекает в другую и сливается с содержимым последней. Клетка, в которой произошло слияние (зигота), закругляется, отделяется от нити и, одеваясь толстой оболочкой, превращается в зигоспору. Зигоспора перезимовывает и весной проходит мейоз, давая 4 споры, три из которых отмирают, а одна прорастает в молодую нить («+» или «-»). Все стадии, кроме зиготы и зигоспоры, — гаплоидны.

Источник

Бич пресных водоемов от аквариумов до горных озер — нитчатая водоросль спирогира

Обычно человек узнает о спирогире, сталкиваясь с ней, как с проблемой. В нашей статье мы расскажем об особенностях этой водоросли, масштабах ее распространения у нас в стране и во всем мире, а также методах борьбы с ней в рамках конкретного аквариума.

Описание и отличительные особенности

Спирогира — один из представителей нитчатых зеленых водорослей. Название происходит от греческих слов «спира» – спираль и «гирос» – изогнутый. Строение спирогиры очень простое, ее клетка состоит только из оболочки, ядра, хроматофоров и цитоплазмы. Жизнедеятельность ее также достаточно примитивна, но подобные водоросли относятся к группе организмов, которые сыграли ключевую роль в развитии всего живого на земле. Они первыми изобрели эффективный фотосинтез с выделением кислорода, что привело к созданию привычной нам атмосферы.

Скопления тончайших нитей спирогиры образуют тину. Это похожие на вату комки, покрытые слизью. Она имеет насыщенно-зеленый цвет и может покрывать дно водоема или плавать в толще и на поверхности воды.

Где обитает спирогира

Это наиболее распространённый вид водорослей по всей земле. В мире насчитывается около 340 ее разновидностей. Спирогира обитает практически во всех водоёмах с пресной водой, имеющих небольшое течением или стоячих. В том числе в ее среду обитания входят горячие и минеральные источники, водоемы в Тибете на высоте свыше 5600 м и в Антарктиде.

Загрязнение воды человеком вследствие сброса недостаточно очищенных промышленных и канализационных стоков в водоемы создало благоприятные условия для ее бурного развития в последние десятилетия. Во многих водоемах наблюдается сплошное зарастание дна или поверхности воды спирогирой, а также ее массовые скопления по берегам.

Разрастание этой водоросли представляет две опасности:

В России ученые давно бьют тревогу по поводу массового характера развития этой водоросли в Байкале и на Волге. В то же время более мелкие водоемы она способна захватить полностью, превратив в стоячее болото.

Споры спирогиры разносятся с водой, ветром, насекомыми и птицами и способствуют ее распространению в прудах, бассейнах и домашних аквариумах. Избыток света, тепла и органики ускоряет ее развитие.

Жизненный цикл и размножение

Спирогира размножается двумя способами:

Роль в природе

В природе спирогира – это неотъемлемый элемент экосистемы и один из важнейших источником кислорода в водоеме. Она образует густые заросли, важные для нереста некоторых рыб. Плотное переплетение ее нитей надежно защищает икру и мальков от хищников. Кроме того, она служит пищей для многих видов рыб и других обитателей водоемов.

Но в больших количествах она способна привести к экологической катастрофе.

Применение

В народной медицине свежую или высушенную и размоченную спирогиру накладывают на места ушибов, что способствуют рассасыванию уплотнений и уменьшению боли. При наложении на раны она ускоряет их заживление. А ее спиртовую настойку используют для компрессов при лечении язв и высыпаний при диатезе.

Биомассы этих водорослей, получаемые при очищении от них Байкала, привели к ряду экспериментов по использовании их в сельском хозяйстве. В частности, была доказана эффективность применения их в качестве органического удобрения и основы для мульчирования почвы с целью поддержания ее влажности.

Также разработана технология по ее переработке в брикетированное топливо, в том числе и комбинированное с продуктами переработки отходов.

Проведен ряд исследований возможности использования спирогиры в очистных сооружениях в качестве одного из этапов очистки воды. Она способна эффективно поглощать азото-фосфорные соединения из моющих и чистящих средств, что трудно достижимо другими средствами.

В Забайкалье пытаются даже изготавливать из нее дизайнерскую оберточную бумагу и сувениры с местным колоритом.

Спирогира в домашних аквариумах

Спирогира относится к одному из крайне агрессивных сорняков, который засоряет аквариумы так же, как и все другие водоемы.

Причины появления

Появление спирогиры может быть спровоцировано процессами гниения органических остатков в воде, а также слишком активным освещением и повышенной температурой воды.

Бороться со спирогирой крайне сложно, поэтому необходимо предотвращать загрязнение воды, чтобы потом не заниматься ее выведением.

Как избавиться?

Борьба с уже занесенной в аквариум спирогирой должна проводиться сразу по нескольким направлениям:

Если вам было интересно или остались какие-то вопросы – оставляйте комментарии!

Источник

Спирогира

Место обитания спирогиры

Спирогира это один из самых интересных представителей зигнемовых, родовая принадлежность — нитчатые зеленые водоросли. Если взять всю Землю, внимательно исследовать самые удаленные уголки, нельзя будет найти более распространенную водоросль чем спирогира.

Чтобы узнать спирогира среда обитания, посмотрите на список ниже, где перечислено все, что любит водоросль:

Ботанике известно более 200 видов спирогиры, при этом, 120 можно встретить на территории России.

Биологические особенности спирогиры

Выяснив, спирогира где обитает, перейдем к рассмотрению биологических особенностей организмов. Сама по себе спирогира близка к высшим растениям, несмотря на это, организм у нее простой, да и жизнедеятельность не отличается сложностью. Представляет собой скопление тончайших нитей, которые формируют структуру, внешне похожую на комки. Такие организмы могут покрывать собой всю поверхность водоема.

В ряде случаев водоросль живет даже в искусственных водоемах и бассейнах, в результате чего возникает потребность в регулярной очистке. Спирогира очень любит свет. Поэтому для борьбы с водорослью некоторые прибегают к искусственному ограничению освещения. Мера может быть эффективной, но в домашних аквариумах не всегда может быть реализована. Водоросль относится к автотрофам, может питаться исключительно с помощью фотосинтеза.

Строение спирогиры

Если рассмотреть нити спирогиры под микроскопом, можно увидеть ее основные части строения: оболочку, цитоплазму, ядро, внутри оболочки нити — это спиральный хроматофор.

Строение спирогиры

Вот, посмотрите сами на спирогиру под микроскопом:

Спирогира под микроскопом

Размножение спирогиры

Поскольку существует множество видов спирогир, отличаются механизмы размножения. Вегетативный способ заключается в размножении в результате повреждения, либо разрыва отдельно взятой нити. Формируются отдельные отрезки, каждый из которых превращается в полностью самостоятельный организм.

Схема размножения спирогиры

Половой способ более сложный. Если две нити появляются рядом, из стенок появляются копуляционные выросты, с помощью которых формируется общий канал. Это явление называется конъюгация спирогиры или половое размножение спирогиры. В результате формируется зигота, из которой появляется новый самостоятельный организм.

Описание размножения спирогиры кратко

Жизненный цикл спирогиры

Осенью спирогира начинает свое размножение. Происходит конъюгация (половое размножение), после которой образуется диплоидная зигота, которую окружает плотная оболочка. Затем зигота с помощью мейоза делится, образуя 4 клетки, из которых 3 погибают. Оставшаяся клетка прорастает в нить спирогиры. Эта клетка несет в себе гаплоидный набор хромосом, а, значит, способна к мутации. Вырастает новая спирогира и процесс снова повторяется.

Вред от спирогиры

Несмотря на кажущуюся примитивность организма, в последнее время в средствах массовой информации все чаще появляются сообщения об организмах, которые заполнили собой все пространство водоема. В результате меняется среда обитания для ряда сложных организмов, поэтому они умирают.

Эксперты в области ботаники бьются над тем, чтобы найти способ борьбы с нежелательным растением, дабы остальные организмы могли комфортно существовать. Среди всех видов спирогир наиболее опасной считается байкальская. До сих пор не найдено эффективного и полностью безопасного способа борьбы с растением.

Источник