Водоросли, обитающие в экстремальных условиях. Чудо природы - арбузный снег (watermelon snow) Смотреть что такое "Водоросли снега и льда" в других словарях
Прямую противоположность теплолюбивым (термофильным) водорослям составляет группировка развивающихся на поверхности снега и льда холодолюбивых, или криофильных, водорослей. В зтих, казалось бы, крайне неблагоприятных условиях могут жить многие водоросли, причем они размножаются здесь столь интенсивно, что своей массой явственно окрашивают поверхность снега и льда. Наибольшую известность с давних пор получило явление так называемого «красного снега».
Красный снег встречается во многих местах земного шара, преимущественно в высокогорных областях по склонам гор. В пределах СССР он представляет довольно обычное явление на Кавказе, Северном Урале, широко распространен в зоне вечных снегов Камчатки, его находили также в Сибири (на Алданском хребте) и в Арктике у подошвы снеговых гор в юго-западной части Новой Земли, во многих местах на Земле Франца-Иосифа, в Карском море и т. д. В зависимости от степени развития водорослей, вызывающих эту окраску, интенсивность красного цвета снега может меняться от бледнорозового до кровяно-красного и темно-малинового. Нередко красный снег покрывает огромные пространства. Так, например, в горах Карачая, на перевале Басса на высоте около 3000 м над уровнем моря, в 1929 г. было найдено на снегу красное поле площадью в несколько квадратных километров. Толщина окрашенного слоя снега измерялась несколькими сантиметрами.
Главным организмом, вызывающим окраску снега, является один из видов хламидомонады, названный хламидомонадой снежной (Chlamydomonas nivalis). Большую часть времени эта водоросль находится в состоянии неподвижных шаровидных клеточек, густозаполненных красным пигментом гематохромом, но при оттаивании верхних слоев снега она начинает очень быстро размножаться, образуя неподвижные мелкие клетки и типичные подвижные хламидомонады (рис. 43, 1-9).
Известно много других случаев, когда водоросли вызывают «цветение» снега. Окраска снега при этом может быть зеленой, желтой, голубой, бурой и даже черной - в зависимости от преобладания в нем тех или иных видов снежных водорослей и других организмов. Так, например, на Кавказе в окрашенном снеге было обнаружено 55 видов водорослей, из которых 18 видов относились к зеленым, 10 - к сине-зеленым, 26 - к диатомовым, а 1 вид даже к багрянкам. Все же чаще других встречается зеленое «цветение» снега, вызываемое различными видами зеленых водорослей. В частности, в Йеллоустонском парке в США основным организмом зеленого снега была также хламидомонада, но, в отличие от вышеописанной, лишенная красного пигмента гематохрома. В Карском море наблюдали зеленый снег, вызванный развитием нитчатой водоросли рафидонемы (Rhaphidonema nivale, рис. 43, 10). Нередко такую окраску определяют и десмидиевые водоросли. Коричневую окраску снега вызывают обычно диатомовые, но в Гренландии известен случай, когда она была обусловлена массовым развитием десмидиевой водоросли анцилонемы (Ancylonema nordenskioldii, рис. 43, 11), и т. д. В общей сложности в настоящее время обнаружено уже свыше 100 видов таких «спежных» водорослей.
Не менее интенсивное развитие водорослей наблюдается и во льдах арктических и антарктических бассейнов. Это - подлинная стихия диатомей, размножающихся здесь в огромных количествах и окрашивающих лед в грязнобурый или желто-коричневый цвет на таких больших пространствах, что в некоторых местах в летнее время лишь изредка удается встретить чисто-белую поверхность ледяных полей. Однако такое «цветение» льда, как показали исследования, в отличие от «цветения» снега, происходит главным образом за счет массового развития водорослей не на поверхности льда, а на нижних частях его - в углублениях и на выступах, погруженных в морскую воду. В этих условиях слизистые скопления диатомей достигали таких размеров, что с льдины размером 10-15 м3 снимали до 10-15 кг сырой биомассы их.
Интенсивное развитие диатомей продолжается в Арктике в течение всего светлого периода, а с наступлением зимы, когда лед снизу начинает нарастать, водоросли, естественно, вмерзают в его толщу. Далее, по мере летнего стаивания льда с поверхности вмерзшие диатомей вместе с детритом выходят на поверхность льдов, где и дают те бурые пленки, которые так часто можно наблюдать на льдах полярных бассейнов. Однако здесь, в лужах опресненной воды, водоросли уже не могут размножаться и постепенно отмирают. И все же эти темные пленки имеют важное значение: они, как и все темные предметы, поглощают больше тепловых лучей, чем окружающая их белая поверхность, лед под ними тает быстрее, и в итоге образуются глубокие ямки с толстым слоем диатомей на дне. Ямки могут протаивать и до конца, пре вращаясь в каналы, насквозь пронизывающие лед. «Ледовых» диатомей в арктических и антарктических морях обнаружено уже около 80 видов.
Все эти водоросли приспособлены к жизни в крайне неблагоприятных условиях низких температур. Находясь в поверхностных слоях снега и льда, они подвергаются очень сильному охлаждению в зимние стужи, когда температура воздуха опускается на несколько десятков градусов ниже нуля, а в летнее время живут и размножаются в талой воде, т. е. при температуре около 0 °С. И если снежная хламидомонада имеет стадию покоя в виде округлых толстостенных клеток, то многие другие водоросли, в том числе и диатомей, лишены каких-либо специальных приспособлений для перенесения столь низких температур.
Водоросли снега и льда составляют подавляющее большинство организмов, поселяющихся на замерзших субстратах. Такие субстраты получили общее название криобиотопов (греч. «криос»- холод, «топос»- место), их поселенцы - криобионтов, а отрасль науки, занимающаяся изучением этих организмов,- криобиологии. По современным данным, общее число водорослей, обнаруженных на криобиотопах во всем мире, достигает 350, но истинных криобионтов, могущих активно вегетировать только в этих условиях, значительно меньше - немногим более 100 видов. Из них подавляющее большинство относится к зеленым водорослям (около 100 видов); несколькими видами представлены сине-зеленые, желто-зеленые, золотистые, пирофитовые и диатомовые водоросли. Все же остальные найденные здесь водоросли расцениваются либо как просто холодолюбивые формы (среди них наиболее многочисленны диатомовые и сине-зеленые), либо как случайные спутники, попавшие на снег и лед из соседних биотопов.
Жизнь растений: в 6-ти томах. - М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .
Смотреть что такое "Водоросли снега и льда" в других словарях:
Сине зеленые водоросли (Cyanophyta), дробянки, точнее, фикохромовые дробянки (Schizophyceae), слизевые водоросли (Myxophyceae) сколько различных названий получила от исследователей эта группа древнейших автотрофных растений! Страсти не… … Биологическая энциклопедия
КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ (Rhodophyta) - отдел водорослей, характеризующийся красной окраской слоевища, обусловленной наличием специфических пигментов билипротеинов красного фикоэритрина и синего фикоцианина. Продукт ассимиляции багрян новый крахмал. К. в. делятся на два класса… …
КРИОФИЛЬНЫЕ ВОДОРОСЛИ - экологическая группировка или сообщество (ценоз) водорослей, развивающихся на поверхности снега и льда … Словарь ботанических терминов Биологическая энциклопедия
I. Географический очерк страны. II. Климат. III. Население. IV. Этнографический очерк населения Сибири. V. Землевладение. VI. Источники благосостояния сельского населения (земледелие, скотоводство, промыслы). VII. Промышленность, торговля и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
С древнейших времен стали понимать великое значение воды не только для людей и всяких животных и растительных организмов, но и для всей жизни Земли. Некоторые из первых греческих философов ставили воду даже во главе понимания вещей в природе, и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
к 90-летию кафедры гидробиологии МГУ
Водоросли горячих источников
Водоросли способны жить и размножаться в таких условиях, которые на первый взгляд кажутся совершенно непригодными для жизни: в горячих источниках, температура которых достигает иногда почти точки кипения, в арктических водах с минусовой температурой, а также на снегу и льду.
Водоросли способны жить при довольно широких температурных границах – от 3 о С до 85 о С, тогда как большинство организмов обитает в более узком температурном диапазоне.
Выносливость к экстремальным условиям чаще всего свойственно синезеленым водорослям (цианобактериям), многие виды которых являются типичными термофильными водорослями (от греч. «термо » – тепло, «филос » – люблю). Эти водоросли могут жить при температуре 75-80 о С и даже при 85 о С.
В термальных источниках большая часть видов представлены нитчатыми формами и значительно меньшей степени – одноклеточными. Нередко нитчатки разрастаются большими матами, выстилающими стенки водоемов или плавающими на поверхности водоемов.
В значительных количествах в горячих источниках встречаются диатомовые и зеленые водоросли, однако они менее термофильны, и обитают по окраинам водоемов в более холодных участках. Температурный предел, при котором живут диатомовые и зеленые не превышает 50 о С.
Общее количество видов водорослей, обнаруженных в горячих водах, более 2000. Преобладающее число видов относится к синезеленым, далее идут диатомовые и зеленые. Так, например, в горячих источниках Камчатки, температура которых достигает 75,5 о С, было обнаружено 52 вида водорослей, из которых 28 относятся к синезеленым, 17 – к диатомовым и только 7 – к зеленым. Однако наиболее специфичными для горячей воды оказались опять-таки синезеленые (20 видов из 28), тогда как большая часть диатомовых и зеленых обитала на Камчатке, как в теплых, так и в холодных водах.
Число видов водорослей в разных горячих источниках варьирует в широких пределах, от десятка видов до сотен и более. Так, например, в горячих источниках Йелоустонского национального парка США одних только синезеленых было обнаружено 166 видов, а в горячих источниках Греции – 128 видов. Значительная часть синезеленых водорослей относится к порядку осциллаториевых и ностоковых.
С повышением температуры источника число видов резко снижается. Больше всего видов обнаружено при температуре 35-40 о С, тогда как при 85-90 о С – отмечено всего 2 вида.
Специфических термофилов, не способных существовать при температуре ниже 30 о С, очень немного. Самые широко распространенные из них – мастигокладус и формидиум. Оптимум их температурного развития лежит в пределах 45-50 о С.
Большая часть водорослевого населения горячих источников состоит из эвритермных водорослей, живущих и при более низких температурах.
Водоросли снега и льда
Температурные границы, в которых возможна жизнь водорослей, очень широкие. На ледниках, снежниках и льдах иногда поселяются криофильные (от греч. «криос » – холод, «филлос » – люблю) водоросли, которые приспособлены к жизни в условиях низких температур. Находясь на поверхности снега и льда, они подвергаются сильному охлаждению в зимние стужи, а в летнее время живут и размножаются в талой воде при температуре около нуля градусов. Они размножаются на поверхности снега и льда, и в период интенсивного развития придают субстрату (т.е., снегу, льду) ту или иную окраску.
В этих, казалось бы, крайне неблагоприятных условиях, могут жить многие виды водорослей, причем они размножаются столь интенсивно, что окрашивают поверхность снега и льда в самые разнообразные цвета – красный, малиновый, зеленый, синий, голубой, фиолетовый, бурый и даже черный, в зависимости от преобладания в нем тех или иных видов водорослей. Толщина окрашенного слоя снега измеряется несколькими сантиметрами, т.е. на глубину проникновения света.
Снег в красный цвет окрашивает хламидомонада снежная, в зеленый – нитчатая водоросль рафидонема снежная, в коричневый – диатомовые водоросли, а также десмидиевая водоросль анцилонема Норденшельда, названная в честь шведского (финского) полярного исследователя А.-Э.Норденшельда.
Снежные водоросли большую часть времени находятся в состоянии покоя. Весной, как только ослабевают морозы, водоросли начинают интенсивно размножаться. Снежные водоросли развиваются, как правило, на старом снегу оставшемся лежать в холодных ущельях или снежных полях высоко в горах. Водоросли начинают развиваться в талой воде, образующейся под лучами солнца в трещинах льда и пустотах снега. Днем организмы, так называемого, криопланктона ведут активный образ жизни, а ночью смерзают в лед.
Снежные водоросли относятся к группе криопланктона – населения талой воды.
Снежные водоросли встречаются во многих местах земного шара, преимущественно в высокогорных областях на склонах гор. «Цветение» ледников и снежников жители гор отмечали давно, однако их изучение началось только в начале ХХ века. Периодически наблюдения за снежными водорослями были проведены и в ХIХ веке.
«Цветение» ледников хламидомонадой снежной наблюдал в 1903 г. на Земле Франца-Иосифа русский ботаник В.И.Палибин. Большой вклад в изучение ледниковой флоры внесла Э.Коль из Венгрии. В 30-40-х годах она обследовала ледниковый покров Гренландии, ледники Североамериканских Скалистых гор, Карпат, Альп и др. Она впервые обнаружила и описала снежные синезеленые водоросли. Большую работу по сбору снежной флоры проводил в 1928 г. на Кавказе Г.С.Филиппов, который показал, что развитие водорослей в горах – довольно распространенное явление.
В России обитателей льда и снега находили на Кавказе, Тянь-Шане, Камчатке, Северном Урале, Сибири, Шпицбергене, на Новой Земле, Земле Франца-Иосифа и многих других местах. Установлено, что «цветение» снега является повсеместным явлением.
В настоящее время «снежных» водорослей насчитывают свыше 100 видов. Среди них наиболее распространены зеленые, диатомовые, синезеленые водоросли. Наибольшим числом видов представлены желто-зеленые, золотистые, динофитовые. В горах Кавказа даже обнаружена водоросль, относящаяся к багрянкам.
Исследования, проведенные на Кавказе, показали, что с высотой видовой состав водорослей сильно меняется. Чем выше в горы, тем он становится менее разнообразным: постепенно выпадают диатомовые, десмидиевые и другие зеленые водоросли. Ведущая роль переходит к ранее незаметным в общей массе синезеленым. На высоте около 5000 м они становятся единственными обитателями ледников, образуя «границу» жизни в высокогорье.
Не мене интенсивное развитие водорослей наблюдается и во льдах арктических и антарктических бассейнов, в которых наиболее интенсивно развиваются диатомовые. Развиваясь в больших количествах они окрашивают лед и воду в бурый и желто-коричневый цвета.
Первая большая коллекция водорослей, обитающих на поверхности дрейфующих льдов, была собрана во время исторического плавания в Северном Ледовитом океане Адольфа Эрика Норденшёльда на «Веге». Альгологи обнаружили в этих пробах сотни видов диатомовых водорослей. И.В.Полибин, изучая микроводоросли льдов во время плавания «Ермака» под командой С.О.Макарова в 1901-1902 годах, установил, что они разрушающе действуют на лед.
«Цветение» льда в отличие от «цветения» снега, происходит главным образом за счет массового развития водорослей не на поверхности льда, а на нижней части – в углублениях и выступах, погруженных в воду. Первоначально она развиваются на нижней поверхности льда, а затем с наступлением зимы вмерзают в лед. Далее по мере летнего оттаивания льда с поверхности, вмерзшие диатомовые выходят на поверхность льдов. В лужах опресненной воды на поверхности льдов эти водоросли постепенно отмирают. Темные пленки отмерших водорослей, как и все темные предметы, поглощают больше тепловых лучей, чем окружающая их белая поверхность, способствуют более быстрому таянию льда. «Ледовых» диатомей в арктических и антарктических морях обнаружено уже более 80 видов.
Все эти водоросли получили общее название «криобионты» (от греч. «криос » – холод, «биос » – жизнь).
В условиях низких температур обитают не только микроскопические водоросли, но и крупные – бурые (ламинариевые и фукусовые). Например, у ламинариевых водорослей прорастание листовых талломов начинается при январской стуже. Особенно быстро слоевища ламинариевых растут в конце зимы и весной, когда температура воды держится в пределах нуля градусов. Отмечали даже вегетацию водорослей в морях при температуре минус 3,3 о С. Биомасса таких водорослей может достигать до 30 кг/м 2 (в сырой массе), а микроскопических диатомей до 1 кг с кубического метра льда.
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.
А.П.Садчиков,
вице-президент Московского общества
испытателей природы
(http://www.moip.msu.ru)
ВАМ ПОНРАВИЛСЯ МАТЕРИАЛ? ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШУ EMAIL-РАССЫЛКУ:
Каждый понедельник, среду и пятницу мы будем присылать вам на email дайджест самых интересных материалов нашего сайта.
Почвенные водоросли
На поверхности почвы нередко можно видеть невооруженным глазом различные разрастания -- кожистые или войлокообразные пленки или слизистые слоевища сине-зеленых водорослей. Часто наблюдается также общее позеленение почвы, обусловленное массовым развитием микроскопических форм, рассеянных среди почвенных частиц.
Жизнеспособные водоросли находят на глубине до 2 м в целинных почвах и до 1,1м в пахотных. Почвенные водоросли отличаются изменчивостью способа питания. На небольших глубинах, в пределах проникновения света, они, как и высшие растения, являются типичными фототрофами. Поэтому основную массу водорослей, как правило, обнаруживают в самых верхних слоях почвы: при достаточной влажности в слое от 0 до 1 и даже до 0,2 см. С глубиной, как численность, так и видовое разнообразие водорослей резко падает. В более глубокие горизонты водоросли заносятся с поверхности путем вмывания, а также почвенными животными, и корнями растений. Однако и в полной темноте они могут оставаться живыми, а в ряде случаев даже размножаться. При невозможности фотосинтеза водоросли переходят на питание готовыми органическими веществами. Правда, их гетеротрофный рост в темноте идет значительно медленнее, чем автотрофный рост на свету. Многие водоросли, несмотря на способность к усвоению органических веществ, нуждаются в свете и в почве сохраняются лишь в покоящемся состоянии.
В почве жизнь водорослей связана с водными пленками на поверхности почвенных частиц. В связи с этим почвенные водоросли имеют относительно мелкие размеры в сравнении с соответствующими водными формами тех же видов. С уменьшением размеров клеток возрастают их водоудерживающая способность и устойчивость против засухи. У некоторых почвенных водорослей важным приспособлением к защите от засухи является обильное образование слизи -- слизистых колоний, чехлов и обверток, состоящих из гидрофильных полисахаридов, способных быстро поглощать и удерживать большие количества воды, которые в 8--15 раз превышают сухую массу водорослей. Кроме того, клеточные оболочки большинства почвенных водорослей тоже способны к ослизнению и накоплению воды. Таким путем водоросли не только запасают воду, замедляя высыхание, но и быстро поглощают её при увлажнении.
Водоросли снега и льда
В этих, казалось бы, крайне неблагоприятных условиях могут жить многие водоросли, причем они размножаются здесь столь интенсивно, что своей массой явственно окрашивают поверхность снега и льда. Наибольшую известность с давних пор получило явление так называемого «красного снега». Главным организмом, вызывающим окраску снега, является один из видов хламидомонады, названный хламидомонадой снежной. Большую часть времени эта водоросль находится в состоянии неподвижных шаровидных клеточек, густозаполненных красным пигментом гематохромом, но при оттаивании верхних слоев снега она начинает очень быстро размножаться, образуя неподвижные мелкие клетки и типичные подвижные хламидомонады. Известно много других случаев, когда водоросли вызывают «цветение» снега. Окраска снега при этом может быть зеленой, желтой, голубой, бурой и даже черной - в зависимости от преобладания в нем тех или иных видов снежных водорослей и других организмов. Все же чаще других встречается зеленое «цветение» снега, вызываемое различными видами зеленых водорослей.
«Красный снег» - результат размножения водорослей Chlamydomonas nivalis
Wikimedia Commons
Водоросли, обитающие на поверхности ледников Аляски, ответственны за таяние почти 20 процентов снежного покрова на них. Плавить снег водорослям помогает красный пигмент, который они запасают, чтобы обеспечить себя водой. В будущем этот процесс ускорится, подсчитали ученые из университета Аляски в США. Их статья опубликована в Nature Geoscience.
Ледяные щиты Антарктики и Гренландии благодаря белизне снежно-ледового покрова отражают солнечное излучение и тем самым защищают планету от нагревания. Оседающие на ледниках частицы пыли и сажи снижают альбедо (отражательную способность) покрова и способствуют его таянию. Как выяснилось, немалый вклад в этот процесс вносят и микробные сообщества, обитающие на поверхности снега.
Микроскопическая снежная водоросль Chlamydomonas nivalis (хламидомонада снежная), хотя и относится к зеленым водорослям, запасает большое количество красного пигмента астаксантина. В местах, где она размножается, снег приобретает розовый или красный оттенок (это феномен так и называется - «красный снег» , или «арбузный снег»). Так как эти водоросли живут на поверхности снега, лимитирующим фактором для их жизнедеятельности является жидкая вода. Предполагается, что красный пигмент рассеивает тепло и тем самым способствует таянию снега, то есть образованию доступной для микроорганизмов воды.
Исследователи оценили, какой вклад вносят водоросли в таяние ледников на ледовом поле Хардинг на Аляске. Это поле, объединяющее около 40 ледников, занимает площадь 1900 квадратных километров, и со временем его размер и толщина льда уменьшаются. Путем анализа фотографий, сделанных спутником летом 2013 года, авторы работы рассчитали, что водоросли покрывали на тот момент треть площади ледника - почти 700 квадратных километров.
Чтобы количественно определить вклад водорослей в таяние поля, ученые разметили на леднике несколько экспериментальных площадок. На контрольных площадках водоросли вывели при помощи отбеливателя, а на опытных, наоборот, «полили» водой, чтобы стимулировать их рост, либо подкормили удобрениями.
Увеличение биомассы водорослей приводит у усилению таяния снега. Вверху: манипуляция объемом биомассы при помощи подкормки удобрениями (зеленый), добавления жидкой воды (голубой), выведения водорослей на участке (белый), оставления "как есть" (красный). Внизу: график зависимости таяния (ось ординат) от площади, занятой водорослями (ось абсцисс), имеет квадратичную зависимость
Gerard Q. Ganey et al / Nature Geoscience 2017
Добавление простой воды привело к увеличению биомассы на опытных участках в полтора раза, а подкормка удобрениями - в четыре раза. Увеличение количества водорослей привело к усилению таяния снега по квадратичной функции. Рассчитав в соответствии с уравнением объем снега, суммарно «уничтоженного» водорослями на поле Хардинг, ученые пришли к выводу, что их вклад составляет 17 процентов от общего объема растаявшей массы ледников.
Авторы резюмируют, что с увеличением средней температуры вклад водорослей будет только увеличиваться за счет увеличения доступной жидкой воды и минералов. Модель, опробованная учеными на ледовом поле Хардинг, может помочь рассчитать биоальбедо - отражательную способность покрытого микроорганизмами снега - на основных ледовых щитах планеты и тем самым уточнить прогнозы по таянию льда и ожидаемому подъему уровня Мирового океана.
Мы ранее, что климатологи недооценили вклад таяния
Гренландии в подъем уровня Мирового океана - за XX век Гренладский
ледяной щит обеспечил не менее десяти процентов прироста.
Дарья Спасская
- 1с предприятие 8.3 закрытие месяца. Как закрывать квартал начинающему бухгалтеру пошаговая инструкция. Настройка учетной политики организации
- Продажа ос в 1с 8.3 бухгалтерия. Как в «1с» отразить продажу основных средств и мнма. Продажа основного средства с восстановлением амортизационной премии
- Расчет и калькуляции себестоимости продукции Расчет себестоимости путем распределения расходов
- Самые счастливые люди на Земле: особенности и интересные факты