Диатомовые. 
Биотехнология

Клеточные стенки диатомовых водорослей состоят в основном из кремнезема, образующего защитный панцирь, который имеет две отдельные части — теки: верхнюю — эпитеку и нижнюю — гипотеку. Пояс эпитеки плотно надвинут на поясок гипотеки. В створках теки имеются сквозные отверстия — поры, обеспечивающие обмен веществ, а также пустоты. Внутри клетки находятся протопласт и вакуоли. Ядро одно. Хлоропласты имеют бурую окраску, так как хлорофилл в них замаскирован бурыми пигментами — каротиноидами и диатомином (пигмент из группы ксантофиллов). Запасные продукты откладываются в виде масла, волютина и лейкозина.

Основные представители: пиннулярия, навикула, мелозира, табеллярия и др.

Значение водорослей. Водоросли, обитающие в воде, подразделяют на две большие группы: планктонные и бентосные.

Планктоном называют совокупность свободно плавающих в толще воды на небольшой глубине мелких — преимущественно микроскопических — организмов. Растительная часть планктона, образуемая водорослями, составляет фитопланктон. Значение фитопланктона для обитателей водоема огромно, так как им производится основная масса органических веществ, т. е. водоросли являются продуцентами в цепи питания.

К бентосным водорослям относятся особи, прикрепленные ко дну водоемов, находящиеся в воде на глубине 30−50 м.

Однако наиболее теневыносливые бурые и красные водоросли достигают глубины 100−200 м, а отдельные виды — 500 м и более.

Водоросли живут на почве и даже в атмосферном воздухе (некоторые виды хлореллы). Отдельные виды, попадая вместе с бактериями на бесплодные субстраты, становятся пионерами их заселения. Многие водоросли активно участвуют в процессе почвообразования. Азотфиксирующие водоросли (анабена) накапливают в почве азот. Некоторые виды водорослей (носток и др.) входят в состав комплексных организмов — лишайников.

Хозяйственное значение водорослей заключается в непосредственном использовании их в качестве пищевых продуктов или как сырья для получения различных веществ, ценных для человека.

Из многочисленных видов водорослей съедобными в настоящее время считаются 80 (в основном это морские виды — ламинария, порфира, ульва, спируллина и т. д.). Съедобные водоросли богаты минеральными веществами, особенно йодом. Среди красных водорослей порфира считается деликатесом во многих приморских странах. В Японии насчитывается более 300 наименований блюд из морской капусты. Одно из самых популярных блюд с водорослями — суши. Под общим названием mozuku биологи обнаружили ряд из шести видов водорослей — kombu, wakame, nori, hijiki и др., которые употребляют в пищу. По статистическим данным, только сырых водорослей японцы съедают в год лишь в 35 раз меньше по весу, чем риса, который, как известно, в этой стране считается блюдом номер один.

Одноклеточные водоросли выращивают в условиях мягкого теплого климата (Средняя Азия, Крым) в открытых бассейнах на специальной среде. К примеру, за теплый период года (шесть — восемь месяцев) можно получить 50−60 т биомассы хлореллы с 1 га, тогда как одна из самых высокопродуктивных трав — люцерна дает с той же площади только 15−20 т урожая. Хлорелла содержит около 50% белка, а люцерна — лишь 18%. В целом в пересчете на 1 га хлорелла образует 20−30 т чистого белка, а люцерна — 2- 3,5 т. Кроме того, хлорелла содержит: углеводы — 40%, жиры — 7−10%, витамины, А (в 20 раз больше), В₂, К, РР и многие микроэлементы. Варьируя состав питательной среды, можно в клетках хлореллы сдвинуть процессы биосинтеза в сторону накопления либо белков, либо углеводов, а также активировать образование тех или иных витаминов. В клетках хлореллы содержится также антибиотик хлореллин.

Водоросли служат кормом для рыб и водоплавающих птиц. В ряде стран их используют как витаминную добавку к кормам для сельскохозяйственных животных. Так, во Франции, Шотландии, Швеции, Норвегии, Исландии, Японии, Америке, Дании и на Русском Севере водоросли прибавляют к сену или дают как самостоятельный корм коровам, лошадям, овцам, козам, домашней птице. Для этой цели строят заводы. Опыты, проведенные в Мурманской области России, показали, что водорослями можно заменить примерно 50% сочных и 30% грубых кормов в суточном рационе животного. При этом удои молока и яйценоскость у птиц повышались на 10% и выше.

Водоросли могут служить удобрением. В таком качестве их широко применяют в Ирландии, Шотландии, Норвегии, Франции. Запахивание биомассы водорослей обогащает почву фосфором, калием, йодом и значительным количеством микроэлементов, а также пополняет почвенную азотфиксирующую микрофлору. При этом водоросли разлагаются в почве быстрее, чем навозные удобрения, и не засоряют ее семенами сорняков, личинками вредных насекомых, спорами фитопатогенных грибов. Применение водорослевого перегноя и запахивание штормовых выбросов на 140−300% повышает урожайность не только злаковых культур (пшеницы, ячменя), но и овощей.

В Израиле на опытных установках проводят эксперименты с зеленой одноклеточной водорослью Dunaliella, которая способна синтезировать глицерол. Dunaliella может расти и размножаться в среде с широким диапазоном содержания соли: в морской воде и в почти насыщенных растворах Мертвого моря. Она накапливает свободный глицерол как осмопротектор, чтобы тем самым противодействовать высоким концентрациям солей в среде выращивания.

При таких условиях выращивания дуналиеллы на долю глицерола приходится до 85% сухой массы клеток. В ней содержится также значительное количество (3-каротина. Таким образом, культивируя эту водоросль, можно получать глицерол, пигмент и белок, что весьма перспективно с экономической точки зрения.

Красные водоросли (роды: анфельция, гелидиум, грацилярия) служат источником получения агар-агара (желирующего вещества, широко применяемого в кондитерской, бумажной, фармацевтической промышленности и в микробиологии). Получают агар-агар (далее — агар) длительным кипячением водорослей. После остывания образуется плотное желеобразное вещество, которое применяют при изготовлении мармелада, пастилы, стабилизации многих консервов, сиропов, шоколадных напитков, мороженого. Кожа, бумага или ткань, обработанные агаром, становятся более прочными и приобретают приятный блеск.

У других багрянок (роды: литотамнион, литофиллум) клеточные стенки инкрустированы известью, которая придает таллому твердость камня. Такие красные водоросли принимают участие в образовании коралловых рифов.

Зола водорослей служит сырьем для получения брома и йода. Со времен открытия йода (середина XIX в.) Норвегия и Шотландия извлекали его почти исключительно из донных водорослей. Во время Первой мировой войны, когда потребность в препаратах йода резко возросла, японские заводы, переработав миллионы тонн сырых водорослей, получили около 600 т йода.

Некоторые водоросли служат в качестве индикаторных организмов при определении степени загрязнения водоемов. Например, массовое развитие осциллятории — показатель степени загрязнения при биологическом анализе воды. Применяют водоросли и для биологической очистки сточных вод, а также — благодаря высокой скорости размножения — для получения биомассы, используемой в качестве топлива.

Известны горные породы (диатомиты, горючие сланцы, часть известняков), возникшие в результате жизнедеятельности водорослей в прошлые геологические эпохи. Диатомин применяют в производстве материалов для звуковой и тепловой изоляции, при изготовлении фильтров для пищевой и химической промышленности, шлифовке металлов. Водоросли участвуют в образовании лечебных грязей.

Бурые водоросли образуют подводные луга с огромной фитомассой. Они приобретают все возрастающее значение как кормовые, пищевые, лекарственные и технические растения. В северных и умеренных широтах произрастает ламинария — морская капуста, таллом которой достигает в длину 20 м и содержит много незаменимой аминокислоты метионина, йода, углеводов, минеральных веществ и витаминов. Из ламинарии также получают алъгинит — клеящее вещество, используемое в текстильной (ткани не выцветают и не промокают) и пищевой (при изготовлении консервов, соков) промышленности, при производстве мелованной бумаги. Альгинит повышает устойчивость лакокрасочных покрытий и строительных материалов. Эту водоросль культивируют в морях России и стран Юго-Восточной Азии.

Благодаря таким свойствам водорослей, как простота строения, быстрый рост и скорость размножения, их широко применяют в научных исследованиях по молекулярной биологии, генетике, генетической инженерии, биохимии и физиологии.

Предпринимаются попытки использовать некоторые высокопродуктивные и неприхотливые водоросли (например, хлореллу, которая синтезирует белки, жиры, углеводы, витамины и способна поглощать вещества, выделяемые человеком и животными) для создания замкнутого круговорота веществ в обитаемых отсеках космических кораблей.