Низшие растения. 
Низшие растения

Низшие растения. Биотехнологии.

Под названием низших водорослей объединяют несколько групп весьма разнообразных по форме, организации и самостоятельных по своему происхождению растений. Это самые древние группы растений, насчитывающие около 30 000 видов. Их общим признаком является то, что тело у них не расчленено на стебель и листья, и называется талломом, или слоевищем, хотя у некоторых представителей красных и бурых водорослей оно напоминает листостебельные растения.

Низшие растения классифицируются на одноклеточные (преимущественно микроскопические) и многоклеточные. Каждый тип одноклеточных водорослей уникален и представляет интерес для специалиста. Однако, для развития этого интереса в начальных и средних классах школ всего мира широко используются отдельные представители водослей, которые способны вызвать у детей интерес к ним и биологии в целом. Одним из лучших примеров являются диатомовые водоросли. Диатомеи (от греч. diбtomos — разделённый пополам), кремнистые водоросли (Bacillariophyta), отдел (тип) водорослей, насчитывающий около 20 тысяч видов. Диатомовые водоросли — микроскопические (0,75—1500 мкм), одноклеточные, одиночные или колониальные. Клетки диатомовых имеют твёрдый кремнёвый панцирь, состоящий из двух половинок, так называемых створок, находящих одна на другую. Стенки панциря имеют поры, через которые осуществляется обмен веществ с внешней средой. Их привлекательность даже для детей младшего возраста заключается в форме панциря, зачастую уникально красивой. Кроме этого, диатомеи являются отличным индикатором здоровья водоема своего обитания. Видовое разнообразие диатомовых зависит от степени загрязненности среды их обитания.

Некоторые представители одноклеточных водорослей достигают нескольких сантиметров в длину, и сложно поверить, что все растение представлено одной клеткой. Тем не менее, это так: хотя растение имеет множество ядер, они не разделены клеточными стенками. Многоклеточные водоросли также уникальны: они могут достигать длины 40 м.

У высокоорганизованных низших растений имеются проводящая система, сходная с флоэмой высших растений, листообразные органы, зигота развивается в многоклеточный зародыш на гаметофите (некоторые бурые водоросли). низший водоросль растение диатомовый Водоросли — главные поставщики органических веществ в водной среде, так как 80% всех органических веществ приходится на их долю.

Одноклеточные фотосинтезирующие организмы играют ведущую роль в образовании органических соединений и кислорода на Земле и имеют важное экологическое значение. Практический интерес к микроводорослям связан с уникальными потенциальными возможностями их использования как продуцентов ценных метаболитов, витаминов и ряда других органических соединений для многих сфер деятельности человека. Кроме того, одноклеточные фотосинтезирующие организмы рассматриваются как некоторая альтернатива традиционному сельскому хозяйству, благодаря высокой фотосинтетической продуктивности, возможности ведения процесса фотосинтеза в индустриальных условиях с существенно меньшей зависимостью от сезонности и погодных условий, с использованием земель и регионов, непригодных для выращивания высших растений.

В отличие от гетеротрофных микроорганизмов, нуждающихся для роста в различных органических соединениях, фототрофные микроводоросли синтезируют биомассу из полностью окисленных неорганических веществ (углекислый газ, вода) и минеральных элементов за счет световой энергии, преобразуемой в процессе фотосинтеза. Технологии индустриального производства биомассы микроводорослей не загрязняют окружающую среду и расходуют относительно небольшое количество воды. Достигнутые в настоящее время производительности культур микроводорослей превосходят продуктивность посевов высших растений. Тем не менее, они еще очень далеки от потенциальных фотосинтетических возможностей микроводорослей.

Эта группа организмов обладает большим разнообразием морфологии, анатомии, онтогенеза, географии и экологии. В связи с этим водоросли являются перспективными объектами для проведения разно-плановых научных исследований в области физиологии, биохимии, биофизики, генетики, космической биологии и т. д. Их используют для повышения продуктивности водоемов и плодородия почв, получения биологически активных веществ и различных пищевых и кормовых добавок, в качестве индикаторных организмов при изучении текущего состояния почв и водоемов. В последнее время проводятся исследования, направленные на изучение возможности использования водорослей для получения биотоплива и поглощения углекислого газа из атмосферы.

Большим преимуществам водорослей является их физиолого-биохимическое разнообразие и лабильность химического состава, что позволяет совершать регулируемый биосинтез дорогостоящих химических природных соединений. Так, в одной и той же культуре в зависимости от условий выращивания меняется содержание свободных аминокислот, пигментов, витаминов, микроэлементов, можно полуить биомассу с содержанием белков от 9 до 88%, углеводов — от 6 до 37%, жиров от 4 до 85%.

Гидролизаты белка зеленой водоросли Scenedesmus используются в медицине и косметологической промышленности. В Израиле на исследовательских установках проводятся эксперементы с зеленой одноклеточной водорослью, которая синтезирует глицерол. Эта водоросль относиться к классу ровножгутикових и похожа на хламидомонаду. Dunadiella может расти и размножаться в среде с широким диапозоном содержания соли: как в воде океанов, так и в соленых водах Мертвого моря. Это растение накапливает свободный глицерин с целюпротиводействия негативного влияния высоких концентраций солей в окружающей среде, где она растет. При оптимальных условиях и высокой концентрации соли составная часть глицерола составляет 85% сухой массы клетки. Для роста этим водорослям необходимы: морская вода, углекислый газ и солнечный свет. После переработки водоросли можно использовать как корм для животных, так как у них отсутствует клеточная оболочка, свойственная другим водорослям. Они также содержат значительное количество в-каротина. Таким образом, культивируя эту водоросль, можно получать глицерин, пигмент и белок, что очень перспективно с экономической точки зрения.

Водоросль Spirulina рlatensis используется в пищевой промышленности в качестве высокобелковой витаминизированойпищевой добавки, биокрасителя, а также благодаря содержанию значительного количества минеральных компонентов — биостимулятором и регулятором роста. Например, биомасса спирулины содержит до 528 мг/кг железа, фосфора — 8000 мг/кг, калия — 14 300 мг/кг, магния — 1660 мг/кг, марганца — 22 мг/кг, цинка — 33 мг/кг, селена — 0,4 мг/кг, а кальця в ней даже больше чем в молоке, (до 10 г/кг).

Морская одноклеточная красная водоросль Porphyridium является источником каррагинина, который находит применение не только как эмульгатор в фармацевтическойи молочнокислой промышленности, но и как склеивающее вещество в кожной и текстильной промышленности.

Проведенный сравнительный анализ урожайности микроводоросли Haematococcus pluvialis в многолетнем проекте на площади 2 га на Гавайях показал принципиальную возможность использования биомассы микроводорослей для получения биотоплива. Благодаря высокой продуктивности микроводорослей по маслу, замена масличных культур на микроводорослевые позволит сократить площади выращивания от 50 до 100 раз, причем, с использованием земель, непригодных для растениеводства.

И такие примеры можно приводить и приводить.

Таким образом, на сегодняшний день когда в мире достаточно много проблем связанных с недостатком пищевых продуктов, корма для животноводческой отрасли, проблем связанных с загрязнением окружающей природной среды в связи с использованием токсических, вредных и отравляющих веществ в различных отраслях, водоросли являются решением этих проблем. Эти организмы быстро размножаются, не требуют сельскохозяйственных угодий и даже не нуждаются в чистой или свежей воде для роста. Микроводоросли — не просто фотосинтезирующие организмы с высокой скоростью роста. Они являются источником витаминов, макрои микроэлементов, полиненасыщенных жирных кислот, природных красителей та других биологически активных веществ и культивируются для нужд фармакологии, медицины, в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. В фармакологии используют каритоноиди, хлорофили и фикобилипротеины водорослей.

В настоящее время водоросли рассматриваются и как альтернативное топливо (биодизель).