Цианобактериальные маты – это… Что такое Цианобактериальные маты?

История существования и открытия

Судя по ископаемым остаткам, история существования синезеленых водорослей уходит своими корнями далеко в прошлое, на несколько миллионов лет назад. Такие выводы позволили сделать исследования ученых-палеонтологов, проанализировавших горные породы (их участки) тех далеких времен.

На поверхности образцов были обнаружены цианобактерии, строение которых ничем не отличалось от такового у современных форм. Это свидетельствует о высокой степени приспособленности данных существ к различным условиям обитания, к их крайней выносливости и выживаемости.

В современности цианобактерия – это одноклеточный организм, который был открыт одновременно с остальными формами бактериальных клеток. То есть Антонио Ван Левенгуком, Луи Пастером и другими исследователями в XVIII-XIX веках.

Более тщательному изучению они подверглись позже, с развитием электронной микроскопии и модернизированных способов и методов исследования. Были выявлены особенности, которыми обладают цианобактерии. Строение клетки включает ряд новых, не встречающихся у других существ, структур.

Биохимические особенности

Сине-зеленые водоросли окрашенные преимущественно в голубовато-зеленый цвет, в экстремальных условиях чаще имеют окраску с различными оттенками красного цвета. Зеленого оттенка клеткам предоставляет хлорофилл «а».

Красный или голубой цвет обусловлен наличием значительного количества фикобилинових пигментов — фикоцианина, алофикоцианину (синие пигменты) и фикоэритрина (красный пигмент). Каротиноиды представлены только β-каротином, ксантофил лютеиновой цикла (лютеин и зеаксантин) и специфическими ксантофил сине-зеленх водорослей — преимущественно осцилоксантином, миксоксантином, афаницином и афанизофилом.

К Cyanophyta относятся также небольшая, но интересная группа зеленых прокариотических водорослей, открытая в 1976 — т.н. прохлорофитови водоросли. Эти водоросли, кроме хлорофилла «а», имеют также хлорофилл «b» или хлорофилл-образный пигмент (дивинил-хлорофилл а-образный Mg-порфирин), иногда также α-каротин.

Почти во всех цианобактерий основным продуктом ассимиляции является гликогеноподибний полисахарид — крахмал сине-зеленых водорослей. Кроме углеводов, большинство сине-зеленых водорослей запасает также цианофицин и волютин.

Цианобактерии строение имеют обычное для прокариотических организмов, однако имеются и кое-какие особенности.

Общий план строения клетки следующий:

  • клеточная стенка из полисахаридов и муреина;
  • плазматическая мембрана билипидного строения;
  • цитоплазма со свободно распределенным генетическим материалом в виде молекулы ДНК;
  • тиллакоиды, выполняющие функцию фотосинтеза и содержащие пигменты (хлорофиллы, ксантофиллы, каротиноиды).
А вы читали?  Змея желтобрюх привычки и образ жизни

Особые части клетки рассмотрим далее.

Классификация

Вопрос определения их таксономической принадлежности остается открытым. Пока известно только одно: цианобактерии – прокариоты. Подтверждением этому являются такие особенности, как:

  • отсутствие ядра, митохондрий, хлоропластов;
  • наличие в клеточной стенке муреина;
  • молекулы S-рибосом в составе клетки.

Тем не менее цианобактерии – прокариоты, насчитывающие около 1500 тысяч разновидностей. Все их классифицировали и объединили в 5 больших морфологических группировок.

  1. Хроококковые. Достаточно многочисленная группа, объединяющая одиночные или колониальные формы. Высокие концентрации организмов удерживаются вместе за счет общей слизи, выделяемой клеточной стенкой каждой особи. По форме к этой группе относятся палочковидные и шаровидные структуры.
  2. Плеврокапсовые. Очень схожи с предыдущими формами, однако появляется особенность в виде формирования беоцитов (подробнее об этом явлении позже). Входящие сюда цианобактерии относятся к трем основным классам: Плеврокапсы, Дермокапсы, Миксосарцины.
  3. Оксиллатории. Главная особенность этой группы в том, что все клетки объединяются в общую слизевую структуру под названием трихома. Деление происходит, не выходя за пределы этой нити, внутри. Осциллатории включают в свой состав исключительно вегетативные клетки, делящиеся бесполым способом пополам.
  4. Ностоковые. Интересны за свою криофильность. Способны обитать на открытых ледяных пустынях, образуя на них цветные налеты. Так называемое явление “цветения ледяных пустынь”. Формы данных организмов также нитчатые в виде трихом, однако размножение половое, при помощи специализированных клеток – гетероцист. Отнести сюда можно следующих представителей: Анабены, Ностоки, Калотриксы.
  5. Стигонемовые. Очень схожи с предыдущей группой. Главное отличие в способе размножения – они способны делиться множественно в пределах одной клетки. Самый популярный представитель данного объединения – Фишереллы.

Таким образом, и классифицируют цианей по морфологическому критерию, так как по остальным возникает много вопросов и получается путаница. Ботаники и микробиологи к общему знаменателю в систематике цианобактерий пока прийти не могут.

Жизненные формы

Цианобактерии включают одноклеточные,колониальные и нитчатые формы. Некоторые нитчатые цианофиты (лат. Cyanophytes) формируют дифференцированные клетки, известные как гетероцисты (англ. Heterocysts), специализирующихся на фиксации азота, и спящие клетки или споры, так называемые акинеты.

Отличаются способностью адаптировать состав фотосинтетических пигмента к спектральному составу света, так что их цвет варьирует от ярко-зеленого до темно-синего.

Среда обитания цианобактерий

Благодаря наличию особых приспособлений (гетероцист, беоцитов, необычных тиллакоидов, газовых вакуолей, способности фиксировать молекулярный азот и прочих) данные организмы расселились повсеместно. Они способны выживать даже в самых экстремальных условиях, в которых вообще ни один живой организм существовать не может.

Цианобактерия – это организм, спокойно выживающий на морском песке и скалистых выступах, ледяных глыбах и жарких пустынях. Узнать и определить присутствие цианей можно по характерному цветному налету, который образуют их колонии. Цвет может быть различным, от иссиня-черного до розового и фиолетового.

Синезелеными их называют за то, что часто на поверхности обычных пресных или соленых вод они формируют сине-зеленую слизевую пленку. Такое явление получило название “цветение воды”. Его можно видеть практически на любом озере, которое начинает зарастать и заболачиваться.

А вы читали?  Туберкулез у животных: симптомы у собак

Способы передвижения

Цианобактерии не имеют жгутиков, но некоторые из них способны передвигаться вдоль поверхностей с помощью бактериального скольжения. Многие другие также способны двигаться, но механизм этого явления до сих пор не объяснено.

Клетка цианобактерии снаружи покрыта клеточной стенкой, а иногда еще и слоем специального полисахарида, способного формировать слизевую капсулу вокруг нее. Именно благодаря этой особенности и осуществляется движение цианей.

Жгутиков или специальных выростов нет. Движение может осуществляться только по твердой поверхности при помощи слизи, короткими сокращениями. Некоторые Осциллатории имеют очень необычный способ перемещения – они крутятся вокруг своей оси и одновременно вызывают вращение всей трихомы. Так происходит движение по поверхности.

Среда и экология

Цианобактериальные маты

Большинство видов найдено в пресной воде, тогда как другие живут в морях, во влажной почве, или даже на временно увлажненных скалах в аридных зонах. Некоторые вступают в симбиотические отношения с лишайниками, растениями, протистами или губками, и обеспечивают своего симбионта продуктами фотосинтеза. Некоторые живут в мехах ленивцев, обеспечивая камуфляжный цвет.

Цианобактерии составляют значительную долю океанического фитопланктона. Способны к формированию толстых бактериальных матов.

Некоторые виды токсичные (наиболее изучен токсин — микроцистин, продуцируемый, например, видом Microcystis aeruginosa) или условно-патогенные (вид Anabaena). Главные участники цветения воды, вызывают массовые заморы рыбы и отравления животных и людей, например, при цветении воды в водохранилищах Украины.

Цинобактерии — единственная группа организмов, которые могут связывать азот и углерод в условиях тренировки — факт, который, возможно, отвечает за их эволюционный и экологический успех.

Виды специализированных структур

В первую очередь это гетероцисты. Данные структуры – не части, а сами клетки в составе трихомы (общей колониальной нити, объединенной слизью). Они отличаются при рассмотрении в микроскоп своим составом, так как основная функция их – выработка фермента, позволяющего фиксировать молекулярный азот из воздуха. Поэтому пигментов в гетероцистах практически нет, а вот азота достаточно много.

А вы читали?  Дикий слон жизнь слонов в дикой природе

Во-вторых, это гормогонии – участки, вырванные из трихомы. Служат местами размножения.

Беоциты – это своеобразные дочерние клетки, в массе наделившиеся из одной материнской. Иногда их число достигает тысячи за один период деления. К такой особенности способны Дермокапсы и другие Плеврокапсодиевые.

Акинеты – особые клетки, находящиеся в состоянии покоя и включенные в состав трихомы. Отличаются более массивной, богатой полисахаридами клеточной стенкой. Роль их схожа с гетероцистами.

Газовые вакуоли – их имеют все цианобактерии. Строение клетки изначально подразумевает их наличие. Роль их – принимают участие в процессах цветения воды. Другое название подобных структур – карбоксисомы.

Клеточные включения. Они, безусловно, есть и в растительных, и в животных, и в бактериальных клетках. Однако у синезеленых водорослей эти включения несколько иные. К ним относятся:

  • гликоген;
  • гранулы полифосфата;
  • цианофицин – особое вещество, состоящее из аспартата, аргинина. Служит для накопления азота, так как эти включения находятся в гетероцистах.

Это то, чем обладает цианобактерия. Основные части и специализированные клетки и органоиды – вот то, что позволяет цианеям осуществлять фотосинтез, но при этом относиться к бактериям.

Взаимоотношения в хлоропластов

Хлоропласты найдены у эукариот (морские водоросли и высшие растения), более вероятно представляют собой уменьшенные симбиогенеза цианобактерии. Эта симбиогенез поддерживается структурной и генетической сходством.

Первичные хлоропласты найдены среди зеленых растений, где они содержат хлорофилл b, и среди красных морских водорослей и глаукофитив, где ионы содержат фикобилины (phycobilins). Сейчас считается, что эти хлоропласты вероятно имели единое происхождение.

Способы передвижения

Данной особенностью обладает практически каждая цианобактерия. Это возможно, благодаря наличию фермента нитрогеназы, способной фиксировать молекулярный азот и переводить его в удобоваримую форму соединений.

Вообще, этот процесс делает цианобактерии очень важными существами для жизни растений. Поселяясь в почве, цианеи помогают представителям флоры усваивать связанный азот и вести нормальный образ жизни.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

Adblock detector