Вчем основное значение водорослейдля природы
Вчем основное значение водорослейдля природыСкачать файл - Вчем основное значение водорослейдля природы
Повсеместно распространенные в природе водоросли входят в состав разнообразных гидро- и геобиоценозов, вступая в различные формы взаимосвязей с другими организмами, принимая участие в круговороте веществ. В триаде групп организмов, осуществляющих круговорот веществ в природе продуценты — консументы — редуценты , водоросли вместе с аутотрофными бактериями и высшими растениями составляют звено продуцентов , за счет которого существуют все остальные бесхлорофилльные нефотосин-тезирующие организмы нашей планеты. Роль водорослей в балансе живого вещества. Роль водорослей в общем балансе живого вещества Земли определяется их количественным развитием, которое колеблется в больших пределах в зависимости от условий конкретного местообитания и сезона года. Благодаря высокой скорости самовозобновления продукция водорослей определяемая как прирост биомассы организмов за определенный промежуток времени в расчете на единицу площади иногда во много раз превышает их биомассу. В Черном море продукция донных водорослей несколько ниже: Суточная продукция океанов колеблется от сотых долей грамма до 3 г связанного углерода на 1 м 2. Самые высокие значения продукции были зарегистрированы у западного побережья Южной Африки в водах Бенгальского течения: Самые низкие значения отмечаются в тропических районах океанов: Продуктивность пресных водоемов особенно по фитобентосу значительно ниже, чем морей и океанов. Тем не менее основной вклад в общую продукцию органического углерода на Земле принадлежит водорослям, обитающим в воде, где их место и роль в биоценозах сравнимы с таковыми высших растений на суше. Она в 2,5 раза меньше по сравнению с продуктивностью суши. На суше такая продуктивность отмечается лишь в пустынях. Роль водорослей в балансе кислорода. Не меньшее значение имеет также то, что в водной среде водоросли являются единственными продуцентами свободного кислорода, необходимого для дыхания водных организмов, как животных, так и растений. Аэробный тип дыхания преобладает в энергетике водных экосистем, а содержание кислорода в воде нередко намного ниже нормального. По образному выражению В. Вернадского, борьба за существование в гидросфере — это борьба за кислород. Поэтому роль водорослей как основных продуцентов органической пищи и кислорода в водных экосистемах Земли трудно переоценить. От их жизнедеятельности в значительной степени зависит общая биологическая продуктивность водоемов и их рыбопродуктивность. Являясь источником пищи и кислорода, заросли водорослей в Мировом океане служат пристанищем и защитой для многочисленных видов животных, местом нереста рыб. Наблюдениями над прибрежными зарослями Cystoseira barbata в Новороссийской бухте на Черном море установлено, что столб воды диаметром 15 см и высотой 35 см объемом 5 л с кустом этой водоросли содержит — экземпляров моллюсков, — клещей, 34—56 тыс. Наряду с беспозвоночными в зарослях С. Водоросли, кроме того, играют большую роль в общем балансе кислорода на Земле. Вклад наземной растительности не дает длительной чистой прибавки к глобальному балансу кислорода, так как на суше высвобождаемый при фотосинтезе кислород расходуется примерно в таком же количестве микроорганизмами, разлагающими органический опад. В водоемах же разложение отмерших организмов идет в основном на дне анаэробным путем. Возмещение кислорода, непрерывно отчуждаемого из атмосферы в результате процессов горения, возможно только благодаря активности фитопланктона. Океаны служат главным регулятором баланса кислорода атмосферы. Этому способствует и то, что содержание кислорода в самом верхнем слое воды, активно участвующем в обмене, может быть в 2—3 раза выше, чем в воздухе. Водоросли — компонент биоценозов, агенты самоочищения окружающей среды и почвообразовательных процессов. Водоросли являются источником разнообразных химических соединений, выделяемых в окружающую среду, в том числе биологически активных веществ. Оказывая регуляторное воздействие на развитие других организмов, они участвуют в процессах формирования гидробиоценозов, влияют на органолептические показатели воды, на формирование качества природных вод. Обогащая воду кислородом, необходимым для жизнедеятельности аэробных бактерий, водных грибов и других организмов — активных агентов самоочищения загрязненных естественных вод, многие виды водорослей вместе с тем принимают непосредственное участие в утилизации некоторых органических соединений, солей тяжелых металлов, радионуклидов, очищая, облагораживая окружающую среду. С другой стороны, при массовом развитии водоросли могут быть причиной вторичного биологического загрязнения и интоксикации природных вод. В наземных местообитаниях водорослям наряду с другими микроорганизмами принадлежит роль пионеров растительности. Исследования различных горных массивов показали, что в условиях отсутствия органического вещества поверхность выветривающихся пород заселяется прежде всего микроколониями одноклеточных водорослей и сопутствующих им бактерий, образующими т. Нередко также комплексы водорослей и бактерий обнаруживают способность к усвоению молекулярного азота. Таким образом за счет углекислого газа и азота атмосферы происходит первичное накопление органических веществ. Кроме скальных пород, подобные явления наблюдались на вулканическом пепле, на безжизненных минеральных субстратах антропогенного происхождения золотоотвалы, пылящие промышленные отходы, шлаки и другие промышленные отвалы. На территориях, по той или иной причине лишенных растительности и почвенного покрова, формируются примитивные почвы, в образование которых водоросли нередко вносят существенный вклад, образуя начальную стадию сукцессии. Обсуждается значение почвенных водорослей в процессах формирования структуры, плодородия почвы, повышения ее влагоемкости, противоэрозионной стойкости. Являясь неотъемлемой частью природных экосистем, водоросли сыграли и продолжают играть важную историческую роль в развитии природы на нашей планете. Как и другие ее компоненты, они нуждаются в тщательном изучении и охране. Многочисленные факты свидетельствуют о сильнейшем давлении на них антропогенного фактора. Многолетние наблюдения над флорой водорослей и водными экосистемами демонстрируют высокие темпы сукцессионных процессов в водной среде. Об этом свидетельствует также высокая чувствительность многих стенотопных видов водорослей к воздействию факторов внешней среды, на чем базируется их широкое использование в качестве биологических индикаторов и тестобъектов. Учитывая важную роль водорослей в природе, их непреходящее историческое, научно-методологическое и практическое значение, разработка принципов и методов их охраны является неотложной задачей. Между тем вопросам охраны генофонда низших фотоаутотрофных растений все еще уделяется мало внимания. В первую очередь нуждаются в охране морские водоросли-макрофиты, являющиеся объектом промысла или страдающие в результате морской нефтедобычи. Принципы и методы их охраны, по-видимому, не будут существенно отличаться от разработанных для высших растений. В некоторых странах Норвегия, Франция и др. Охрана микроводорослей должна базироваться на общих мероприятиях по охране окружающей среды от загрязнений, оптимизации ландшафтов, стабилизации существующих экосистем. Индивидуальная охрана отдельных видов микроводорослей и их местообитаний, по-видимому, малоэффективна. Поэтому большое значение приобретает метод научного прогнозирования последствий деятельности человека, научной экспертизы природо-изменяющих проектов. Актуальным также является создание государственных коллекции культур микроводорослей и банков нх генов. Необходима разработка критериев и составление списков редких и исчезающих видов водорослей, которые могут оказаться полезными при обосновании необходимости охраны какого-то конкретного участка территории или акваторий. Поскольку охране подлежат не отдельные экземпляры водорослей, а их популяции, необходимо специальное изучение этих популяций, их вегетационных циклов, географического распространения, изменчивости в зависимости от конкретных факторов окружающей среды, в первую очередь антропогенных. Водорослям отводят важную роль в решении ряда глобальных проблем, волнующих все человечество, в том числе продовольственной, энергетической, охраны окружающей среды, освоения космического пространства, недр Земли, богатств Мирового океана, изыскания новых источников промышленного сырья, строительных материалов, фармацевтических препаратов, биологически активных веществ, новых объектов биотехнологии. Водоросли как продукт питания. По своим пищевым качествам водоросли не только не уступают известным сельскохозяйственным культурам, но в некоторых отношениях даже превосходят их. Благодаря этому белки водорослей могут дополнять белки продуктов, содержащих мало лизина и треонина. Выход белка на единицу площади за единицу времени при выращивании водорослей на 1—3 порядка превышает таковой по сравнению с другими традиционными источниками бобовые, злаки, крупный рогатый скот и др. Учитывая все возрастающий дефицит белков в продуктах питания по данным Всемирной организации здравоохранения в г. Содержание витаминов в г зеленой водоросли Chlorella Beijer. Поэтому рекомендуют вводить водоросли в рацион больных сердечно-сосудистыми и желудочными заболеваниями. Большим преимуществом водорослей является фнзиолого-биохимическое разнообразие и лабильность их химического состава, позволяющие осуществлять управляемый биосинтез ценных химических природных соединений. Водоросли, особенно микроскопические, характеризуются наиболее высоким КПД усвоения световой энергии по сравнению с другими фотосинтезирующими организмами. Многие виды способны к миксотрофизму и эффективной утилизации света низкой интенсивности. Это позволяет снизить энергетические затраты на единицу получаемой продукции. Продуктивность водорослей, особенно микроскопических, приближается к потенциально возможной. Культивирование видов рода Spirulina, позволяет получать т белка на гектар в год. Таким образом, продуктивность культуры микроводорослей на порядок выше по сравнению с продуктивностью пшеничного поля. Водоросли не являются конкурентами высших растений, поскольку их выращивание может осуществляться в водоемах и искусственных установках на площадях, не пригодных для земледелия; их культура менее зависима от климатических условий по сравнению с культурой наземных растений. Не следует забывать также об огромных ресурсах Мирового океана для получения пищи и кормов. Макроскопические морские и пресноводные водоросли используются человеком в качестве пищевых и кормовых продуктов еще с XIII ст. В настоящее время известно около видов съедобных макроскопических водорослей, из них 81 вид красных, 54 бурых, 25 зеленых. Поэтому в последние 30 лет значительное развитие получила аквакультура водорослей. В частности, в довольно больших количествах выращиваются виды родов Porphyra, Laminaria, Undaria, Macrocystis, Gelidium, Gracilaria, Ulva, Enteromorpha, Spirulina. Среди них наибольшее пищевое значение имеют виды рода Porphyra. Их начали выращивать в Японии еще в XVII ст. Только в Японии ежегодная продукция водорослей в целом возросла с тыс. Из 10 млн т морских продуктов, получаемых в этой стране ежегодно, 1 млн т поступает за счет аквакультуры. Предполагают, что в будущем доля водорослей в пищевом рационе человека будет неуклонно возрастать. Полученные в Японии штаммы и японские технологии аквакультуры широко используют в других странах: США, Канаде, Франции, Норвегии, Дании, Великобритании. В нашей стране морские водоросли выращивают в дальневосточных морях, на Черном, Белом и Баренцевом морях. Их используют в качестве пищевого продукта как в свежем, так и в консервированном виде, а также при изготовлении хлебобулочных и кондитерских изделий. Целесообразность использования морских водорослей в качестве пищевых и кормовых продуктов, а также источников промышленного сырья в настоящее время не вызывает сомнений. Разработаны технологии контролируемого получения спор водорослей, использования искусственных субстратов для их выращивания, методы хранения н переработки биомассы, механизируются работы по сбору урожая, проводится селекция продуктивных штаммов, оптимизируется минеральное питание. Выращивание морских водорослей приобретает промышленный характер и становится все более рентабельной отраслью растениеводства, несмотря на некоторые экономические и экологические трудности. В частности, при освоении шельфа под водорослевые плантации проявляется побочный негативный эффект от применения удобрений, особенно в мелководных лагунах: Возникают проблемы борьбы с болезнями и адвентивными растениями, засоряющими плантации промышленно ценных видов водорослей. Значительно медленнее приобретают признание микроводоросли как источник продуктов питания и кормов. В течение сравнительно короткого периода 40 лет неоднократно изменялись объем и направление научно-исследовательских работ, связанных с изучением возможностей использования микроводорослей в хозяйственной сфере. Так, после второй мировой войны в США, Чехии н некоторых других странах микроводоросли усиленно изучали в качестве добавочного источника пищевых и кормовых продуктов. Однако, начиная с х годов, внимание к ним как к объектам промышленного культивирования значительно снизилось, и лишь в Японии, КНР, Мексике и СССР исследования в этом направлении продолжались и дали практические результаты. Временное разочарование в перспективах использования культур микроводорослей можно объяснить недостаточностью научного обоснования, отсутствием предварительных селекционно-генетических исследований, несовершенством методов выращивания и переработки биомассы водорослей, высокой себестоимостью получаемых продуктов. Не всегда положительными были результаты потребления нативной биомассы водорослей. Низкая перевариваемость водорослей нередко обусловливалась наличием у них крепкой целлюлозной оболочки, нуждающейся в предварительной обработке и разрушении, или токсичностью отдельных объектов. В е годы число работ по массовому культивированию мнкроводорослей увеличилось. В качестве объектов культивирования используют различные штаммы видов родов Chlorella, Scenedesmus, Coelastrum, Chlamydomonas. Ho в целом культивируемые виды составляют незначительную часть мировой альгофлоры, насчитывающей около 40 тыс. В настоящее время микроводоросли культивируют в значительных масштабах в ряде стран. Так, на острове Тайвань массовая культура Chlorella насчитывает уже более 14 лет, давая ежегодно 1,5 тыс. В Мексике за 9 лет культивирования Spirulina в водах рисовых полей получено свыше 3 тыс. По данным мексиканских исследователей, белки этих водорослей хорошо усваиваются человеком, не вызывая побочных явлений. Некоторый опыт использования хлореллы и других микроводорослей накоплен в Японии, Канаде, США, Франции, Новой Зеландии, Австралии, Корее и других странах. Водоросли — источник белкового корма, витаминов и других физиологически активных веществ в рационе сельскохозяйственных животных и рыб. Значительно шире используются водоросли в животноводстве в качестве корма и кормовых добавок. Эффективность их использования доказана в многочисленных опытах на разнообразных животных. Применение водорослей в животноводстве в качестве источника белков, витаминов и других физиологически активных веществ повышает устойчивость животных к различным заболеваниям, в первую очередь авитаминозным, ускоряет их рост и размножение, повышает объем и качество товарной продукции. В США большие хозяйства для выращивания крупного рогатого скота и птицы обеспечены водорослевыми водоемами, в которых отходы животноводства утилизируются водорослями. Одно из важных направлений в повышении эффективности кормов — применение хлореллы в качестве биостимулирующей добавки в кормовые рационы. Имеются сведения об использовании водорослей в звероводстве для питания и лечения животных. Так, введение суспензии хлореллы в рацион больных животных способствует реабилитации при острой потере крови и ухудшении ее состава, ускоряет регенерацию костного мозга. Используются микроводоросли в рыбном хозяйстве в качестве белково-витаминных кормовых добавок в рацион рыб и других гидробионтов. Водоросли — источник промышленного сырья. Водоросли являются продуцентами большого количества многообразных ценных, дефицитных и уникальных биоорганических соединений. Использование макроводорослей в качестве источника промышленного сырья имеет сравнительно длительную историю. Еще в начале прошлого столетия из морских водорослей-макрофитов начали получать йод, несколько позже — бром, натрий, калий и некоторые другие элементы. Однако водоросли оказались слишком ценным сырьем, содержащим уникальные, остродефицитные соединения органической природы, чтобы расходовать их на получение химических элементов, извлекаемых ныне из морской воды после ее предварительного концентрирования. К наиболее ценным продуктам, получаемым из водорослей, принадлежат фикоколлоиды агар, агароид, агароза, каррагеиан, агаропектин , альгиновая кислота и ее соли — альгинаты, маннит, сорбит и др. Фикоколлоиды, являющиеся уникальными продуктами биосинтеза красных водорослей основные продуценты—виды родов Gracilaria, Gellidium, Ahnfeltia, Chondrus, Phyllophora и др. В больших количествах потребляют агар для научных целей в бактериологии, экспериментальной микологии и альгологии , а также в санитарно-эпидемиологической практике и технике. Не менее широко применяют альгиновую кислоту и альгинаты, уникальными продуцентами которых являются бурые водоросли. Альгинаты используют в химической промышленности для стабилизации растворов и суспензий, в производстве клеев, лаков, красок, пластмасс, синтетических волокон , в пищевой промышленности при изготовлении консервов, мороженого, фруктовых соков, хлебо-булочиых и кондитерских изделий , при изготовлении строительных материалов, в книгопечатанье, в текстильной, фармацевтической промышленности при изготовлении растворимых хирургических нитей, паст, лечебных мазей, биопротекторов и т. Маннит используют в фармакологии изготовление лекарств для диабетиков , в пищевой промышленности продукты питания для диабетиков , химической — при изготовлении синтетических смол, красок, целлюлозно-бумажной, кожевенной, оборонной промышленности и т. Из водорослей изготовляют кормовую муку, использование которой в животноводстве способствует повышению его продуктивности, увеличению содержания йода и других микроэлементов в продуктах питания. Морские водоросли являются сырьем для получения дорогостоящих дефицитных медицинских препаратов — онкостатических, заменителей крови, препаратов для лечения лучевой болезни и др. Потенциальные возможности применения морских водорослей-макрофитов, несомненно, шире масштабов их современного использования. Они рассматриваются как перспективный объект для выделения гемагглютининов, гликопротеидов, получения полиэлектролитов, простых сахаров и кормовых дрожжей, как сырье для целлюлозно-бумажной промышленности. Из морских водорослей выделены метаболиты, обладающие антимикробным, антивоспалительным, антигельминтным, анти-коагулирующим действием. Полученный из ламинарии ламинин является гипотензивным средством, фукостерин способствует снижению содержания холестерина в организме млекопитающих. Некоторые комплексные полимеры водорослей являются противоядием против сильнейших токсинов типа кураре. Особый интерес для фармакологии представляют токсинообразующие водоросли. Масштабы использования микроводорослей в качестве промышленного сырья пока более ограничены, хотя перспективы здесь практически необозримы. Особенно ценятся водоросли — продуценты стеролов, витаминов, пигментов, ферментов, веществ гормональной природы, антибиотиков, альгицидов, инсектицидов, репеллентов и других физиологически активных соединений, концентраторы ценных и редких элементов — кобальта, никеля, молибдена, золота и др. Внеклеточные полисахариды микроводорослей могут быть использованы как эмульгаторы, флоккуленты, сырье для получения очищенной нефти. Разрабатывают способы одновременного получения из видов рода Dunaliella глицерина, каротина и белка. Микроводоросли находят применение в микробиологической промышленности — как биостимуляторы, заменители пищевых продуктов мяса, молока и др. Заслуживают внимания факты использования микроводорослей в фармацевтической, пищевой, парфюмерной промышленности в качестве источников жиров, красителей, ароматических, физиологически активных соединений и других веществ. Из водорослей изготавливают лекарственные препараты для лечения незаживающих ран, сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных, онкологических заболеваний. Важное значение приобретают водоросли как источник иммобилизированиых ферментов, используемых в пищевой и мясо-молочной промышленности для получения аминокислот. Гидрогеназы применяют в искусственных фотосинтетических системах. Использование водорослей как индкаторных организмов. Использование водорослей для биологического анализа воды. Биологический анализ воды наряду с другими методами используется при оценке состояния водоемов и контроля за качеством воды. Качество или степень загрязнения воды по составу водорослей оценивают двумя способами: В первом случае по присутствию или отсутствию индикаторных видов или групп и их относительному количеству, пользуясь заранее разработанными системами индикаторных организмов, относят водоем или его участок к определенному классу вод. Во втором случае заключение делают по результатам сопоставления состава водорослей на разных станциях или участках водоема, в разной мере подверженных загрязнению. В настоящее время существует несколько систем для биологической индикации загрязненных вод. В альгологии для этих целей применяют систему сапробности вод, оцениваемую степенью их загрязнения органическими веществами и продуктами их распада. Распад находящегося в составе сточных вод органического вещества носит ступенчатый характер. В связи с этим водоемы или их зоны в зависимости от степени загрязнения органическими веществами подразделяют на поли,- мезо- и олигосапробные. В полисапробной зоне, находящейся вблизи от места сброса сточных вод, происходит расщепление белков и углеводов в аэробных условиях. Эта зона характеризуется почти полным отсутствием свободного кислорода, наличием в воде неразложившихся белков, значительных количеств сероводорода и диоксида углерода, восстановительным характером биохимических процессов. Число видов водорослей, способных развиваться в этой зоне, сравнительно невелико, но зато они встречаются в массовых количествах. В мезосапробной зоне загрязнение выражено слабее: В олигосапробной зоне сероводород отсутствует, диоксида углерода мало, количество кислорода приближается к нормальному насыщению, растворенных органических веществ практически нет. Для этой зоны характерно высокое видовое разнообразие водорослей, но численность и биомасса их незначительны. Для морей тропических и субтропических широт наиболее характерны т. Красное море свое название получило из-за обильного развития в нем синезеленой водоросли Oscillatoria erythraea. Sceletonema costatum, Eutreptiella pascheri, Aulacodiscus kittonii, Pyramimonas cruciata. Так, в Японии нередко обильно развивается пресноводная золотистая водоросль Uroglena americana Calkius. Лужеобразные пресные водоемы Средней Европы нередко окрашиваются в красный цвет Haematococcus pluvialis, а соленые водоемы юга — в кирпично-красный Dunaliella salina из зеленых водорослей. В штилевую погоду водоросли собираются в поверхностных слоях воды в т. В воде появляются токсические соединения продукты жизнедеятельности водорослей и сопутствующих им бактерий и большое количество органических веществ, служащих питательной средой для бактерий, в том числе и патогенных. Вода приобретает неприятный запах например, при обильном развитии Anabaena lemmermannii вода приобретает затхлый запах. Возникает дефицит растворенного кислорода, который расходуется на дыхание водорослей и разложение отмершей органической массы. Недостаток кислорода приводит к летним заморам рыб и других гидробионтов, а также тормозит процессы самоочищения и минерализации органического вещества. Все это способствует накоплению в воде все большего количества различных вредных веществ, многие из которых небезопасны для человека токсины, канцерогенные соединения, аллергены. При брожении и разложении водорослей в воде накапливается ацетон, масляная и уксусная кислоты, бутиловый спирт, фенолы, амины типа трупных ядов и др. В то же время нельзя забывать о перспективах использования биомассы водорослей, изъятой из водоемов, в хозяйственных целях. Вариации в природе Глава XVIII. Колебания и волны в природе и их описание. Гармонический осциллятор Лукреций Кар. О природе вещей Мыслительный код, чуждый природе Мыслительный код, чуждый природе 4 НАУКИ О ПРИРОДЕ И НАУКИ О КУЛЬТУРЕ. Последнее изменение этой страницы: Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии.
Значение водорослей в природе. Какое значение для природы имеют бурые, зеленые и красные водоросли
ЗНАЧЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ В ПРИРОДЕ
Схема контактной системы зажигания
Органайзер для комода своими руками
Загранпаспорт нового образцадля ребенка
Значение водорослей
Оплодотворение икры происходит
Где скачать программу для работы vdodavton мм5000
2. Общая характеристика водорослей и их значение в природе
Проснутьсяот болии потерять сознание причины