Роль водорослей в природе и жизни человека

Водоросли как корм для скота

В древности жители Греции и Испании знали, что водоросли, которые скармливают коровам повышают надой молока и дает быстрый привес массы.
Страны так или иначе имеющие выход к морю могут кормить своих коров водорослями без особых затрат. Состав подкормки для животных включает почвенные водоросли, а крупные заготавливают, как консервы.

В корм для животных вводят муку из водорослей в зависимости от рецептуры. Сухие невыщелоченные водоросли добавляют к основному корму от двух до пяти процентов от общего количества корма, а выщелоченные, как основной компонент до тридцати процентов.

Влажность морских водорослей не предусматривает длительный срок хранения, поэтому его используют в течение суток после снятия урожая.
Сушить и замораживать – безопасно, однако это дорогой метод использования, рекомендуется сохранять через силосование, разрабатываются специальные методики такого способа хранения.

В животноводстве используют водоросль хлореллу. Технология ее выращивания проста, ее размещают прямо на фермах, используют биомассу круглый год с малыми затратами.

Хлорелла улучшит качество корма на 40%, в результате повысится мясная и молочная продуктивность, с приростом мышечной массы животных и качеством молока; увеличится репродуктивность свиного поголовья и их привес; результативность яйценоскости кур, здоровье и сохранность цыплят. Хлорелла природный антибиотик, что способствует повышению иммунитета и сохранности поголовья.

Значение водорослей в природе

Наземные водоросли часто выступают в роли пионеров растительности, поселяясь на бесплодных участках суши: скалах и песках. В симбиозе с грибами водоросли образуют своеобразные организмы — лишайники.

Водоросли — одни из древнейших организмов, населяющих нашу планету. От них произошли наземные растения. Обогатив атмосферу кислородом, они обусловили возможность существования разнообразного мира животных и способствовали развитию аэробных бактерий.

Благодаря деятельности водорослей в атмосфере появился озоновый экран, защищающий Землю от радиационного излучения. Органические вещества, создаваемые водорослями в процессе фотосинтеза, стали пищей бактерий и животных, в частности, рыб.

Водоросли принимают участие в круговороте веществ в природе, в улучшении газового режима водоемов и в образовании отложений сапропеля (органического ила).

Заросли крупных водорослей служат для укрытия и размножения многих прибрежных животных и мелких водорослей.

Из водорослей образовались мощные толщи горных пород:

• В меловых породах 95% обломков оболочек некоторых золотистых водорослей;
• диатомиты на 50-80% состоят из панцирей диатомовых водорослей.

Значительная роль водорослей в формировании рифов в морях и океанах. Так, в рифах островов Фиджи в Тихом океане водорослей почти в 3 раза больше, чем кораллов.

Другие применения водорослей в деятельности человека

Из гниющего ила (сапропель) получают бензин, керосин, смолу, масло и другие ценные продукты. Угли из сапропеля используют для отопления, а ил в качестве удобрений и как добавку к основному рациону животных.
Клетки кремнистых водорослей имеют твердую оболочку. В местах скопления отмершие клетки образуют — диатомит, за высокое абсорбирующее свойство применяют при фильтрации вин, пива, соков, масел, используют как удобрение, добавляя в почвосмесь для выращивания здоровой рассады.

Диатомит, как пищевая добавка эффектна для здоровья людей, растений, животных одаривает молодостью, иммунитетом и урожайностью. Борется с бактериями, вирусами, грибками, плесенью, пестицидами, выводит остатки лекарств и тяжелые металлы из организма.

Эффективен и при борьбе с паразитами и глистами, укрепляет кости и суставы, помогает усваивать кальций, способствует омоложению. Диатомит лечит болезнь Альцгеймера, выводит радиоактивный цезий.

Если обработать диатомитом саженцы, они растут крепче и быстрее необработанных. При использовании диатомита в прикорме коров, повышается надой молока на 10-15%. У кур иммунитет к болезням, количество яиц увеличивается.

Используется диатомит при фильтрации воды, меда и других жидкостей.

Как видим, водоросли нашли отражение и практическое применение во многих сферах человеческой деятельности. Правильное питание, развитая косметология, лечение ряда заболеваний на уровне народной медицины – все это приносят нам различные виды морских растений при их разумном и грамотном применении.

Водоросли как естественный фильтр водоемов

Давно и вполне успешно применяют водоросли для очищения водоемов и сточных вод после искусственной обработки.

Очищение водоемов — это естественный процесс освобождения от загрязнений. Причем некоторые виды водорослей принимают активное участие в таком процессе, отвечают за улучшение качества воды. Биологической само очистке воды способствуют водоросли через свойственный им фотосинтез. В результате выделения кислорода происходит аэрация воды, ускоряется биологическая детоксикация, что способствует улучшению качества воды.
Во время фотосинтеза водорослей — происходит доочистка сточной воды, благодаря одноклеточной зеленой водоросли. Такие водоросли обладают устойчивостью к воздействию на них токсичных веществ.

Активное размножение сине-зеленых и диатомовых водорослей убивает вирусы гриппа и полиовирусы, обеззараживают воду и снижают развитие патогенной микрофлоры. В водорослях есть фосфор, который разлагает гербициды.

Для очищения воды берут одноклеточную водоросль хлорелла (Chlorellavulgaris). Она удаляет из воды продукты нефти. Применение зеленой нитчатой водоросли кладофора — Cladophora), эффективно за ее большую поглотительную способность. Она перерабатывает примеси азота, фосфора, магния, калия, серы, кобальта, цинка, кадмия, свинца.

Что интересно, нитчатая водоросль, негативно воздействует на дизентерийную палочку. Такие водоросли можно скармливать животным, перерабатывать с целью получения таких ценных веществ, как каротин и хлорофилл.

Использование водорослей в космонавтике

Важная задача водорослей на космическом корабле – снабжать весь экипаж кислородом. Для такой задачи выбрали простую водоросль – ее название хорелла. Она быстро делится, у нее высокая активность фотосинтеза. Суспензия водоросли хлорелла, ее масса 25-35 кг может обеспечить одного космонавта кислородом, водой и пищей. Хлорелла поглощает углекислоту и взамен выделяет кислород. Она очищает воду из канализации и делает ее пригодной к использованию.

Выращивание водорослей, как процесс вполне можно автоматизировать, чтобы повысить продуктивность фотосинтеза. За одни сутки водоросль может увеличить свою массу больше, чем в 6 раз, а, значит ее возможно использовать для питания не только людей, но и животных в условиях космоса. Для своего питания космонавты выбрали самую простую водоросль – спирулина. Сине-зеленая водоросль выращивается прямо в космосе и употребляется в свежем виде.

Пищевую микроводоросль спирулина называют — «зеленое чудо природы», она обладает уникальным биохимическим составом, это самый популярный продукт на земле. В спирулине содержатся абсолютно все вещества, необходимые человеку для жизнедеятельности в условиях космоса. Так в составе этой водоросли присутствуют более двух тысяч витамин, минералов, необходимых человеку аминокислот и других ферментов. Белка в спирулине 70 процентов, это больше чем в мясе, к тому же лучше усваивается.
В генной инженерии заинтересовались водорослями, ученые пытаются через эксперимент проверить гипотезу, что водоросли могут переработать мусор или через синтез создать новые органические вещества такие, как аминокислота, углеводы и жиры. Сейчас ученые экспериментируют с водорослями в условиях космоса.

Роль и значение водорослей в природе

Водоросли – не только одноклеточные организмы, есть и похожие на растения, все они живут в морской и пресной воде. По классификации это род Algae и у них нет корней, листвы и стеблей. У водорослей одно нерасчлененное тело – слоевище.

Участие в процессе круговорота веществ в природе, водоросли, как активные агенты самоочищения водоема, занимаются первичным почвообразовательным процессом и восстановлением плодородия почв.

Современная наука знает больше 30 тысяч разновидностей водоросли, они отличаются друг от друга цветом. Они бывают красными, зелеными, золотистыми, бурыми, желто-зелеными, эвгленовые и многие другие оттенки. Их отличие во внешнем виде, и в свойствах, и особенностях размножения и возможностью применения для пользы человека.

Водоросли — основные поставщики кислорода и органических веществ в водной экосреде, а в наземных местах обитания. Во всех этих местах они создают условия для жизни других организмов, таких, как бактерии, грибы, животные.
Водоросли — предшественники высших растений. Их массовое развитие способствовало зарождению горных пород, полезным ископаемым, которые сейчас используются для нужд человека. Сейчас с помощью водорослей решаются глобальные проблемы продовольственные, энергетические, экологические, и др.

Большое значение придают водоросли ученые, используя их для исследования разных отраслей наук, такие как биология, фармакология, ветеринария, биологии. Предполагается, что водоросли могут помочь при решении таких проблем, как физиологические, биохимические, экологические, общебиологические.

Значение водорослей в жизни человека

Водоросли приносят огромную практическую пользу людям. Они используются в таких сферах человеческой жизни:

1. Питание. Известно до 160 съедобных видов водорослей. Самые популярные среди них — ламинария и порфира.
2. Витаминная промышленность. Так как водоросли являются ценным источником микроэлементов, в том числе селена, брома, йода, их используют для создания витаминно-минеральных комплексов, биологически активных добавок.
3. Сельское хозяйство. Водоросли используют в качестве органического удобрения, корма для животных (в виде кормовых концентратов), а в странах Дальнего Востока (Китай, Япония, Корея) их выращивают искусственно. 
4. Водное хозяйство. Водоросли являются биологическими индикаторами санитарного состояния водоемов. С их помощью очищается вода в искусственных водоемах, аквариумах.
5. Промышленность. Из красных водорослей добывают агар-агар, а из бурых — альгин. Это важные вещества, используемые во многих промышленных производствах. Агар-агар имеет желирующие свойства и применяется в кондитерской и пищевой промышленности, а альгин, обладающий клеящими свойствами, используется в фармацевтике, парфюмерии, пищевой и текстильной промышленности, для изготовления бумаги, лаков, красок, пластмасс. При изготовлении бумаги применяют и зеленые водоросли, например, кладофору. В рамках горнодобывающей промышленности человек добывает и использует полезные ископаемые, в образовании которых приняли участие водоросли.
6. Медицина, фармацевтика. Известным направлением в медицине является альготерапия — применение водорослей в медицине или косметологии. На их основе изготавливают массажные средства, пластыри, используемые при артрите. Водоросли задействованы и в талассотерапии, которая подразумевает лечение организма посредством даров моря — диеты из морепродуктов, ванн из морской воды и т.д. Ламинария является лечебно-профилактическим средством при заболеваниях щитовидной железы, расстройствах работы желудочно-кишечного тракта. Она — источник добычи йода. В лечебных целях применяются грязи из сине-зеленых водорослей. Вещества альгинат и каррагинан задействованы в косметологии.
7. Наука. Агар-агар используется в качестве плотной среды для выращивания микроорганизмов в лабораториях. С помощью хлореллы, культивируемой искусственно, очищается воздух в замкнутых пространствах космических станций или подводных лодок.
8. Водоросли приносят и вред. Негативным фактором является цветение воды, а также их нарастание на подводных частях судов, насосных станций, водоводов и других гидротехнических сооружений, мешая слаженной работе техники.

Выводы:

Роль синезеленых водорослей в антропогенно-нарушенных почвах

В настоящее время большое внимание уделяется проблемам изменения окружающей среды под влиянием антропогенных факторов. Под антропогенными факторами понимаются любые воздействия на окружающую среду, связанные с планируемой и случайной, настоящей и прошлой деятельностью человека (Реймерс, 1992)

Почва — один из главных компонентов экосистемы, которая постоянно подвергается различным воздействиям. Эти воздействия приобретают все большее значение как в связи с усилением и повышением разнообразия влияния на почву в процессе ее использования, так и при, увеличении площадей, подверженных антропогенным изменениям (Вернадский, 1967; Артамонова, 2002; Ruchika et al., 2002; Деградация ….,. 2002; Муха, Татаринова, 2003; Хазиев, 2004). В экологической литературе слабое воздействие принято называть нарушением, сильное стрессом (Barrett, Rosenberg, 1981; Wardle, Ghani, 1996). Исследования процессов почвообразования и деградации почвенного покрова на уровне физико-химических результатов во многом объяснили суть происходящих процессов. Однако сегодня получает распространение взгляда о том, что адекватное понимание функционирования почвы возможно лишь при всестороннем учете жизнедеятельности почвенной биоты (Хан, 1969; Добровольский, 1996; 2003; Заварзин, 1997; Звягинцев и др., 1999; Ruchika et al., 2002; Хазиев, 2004; Полянская, Звягинцев, 2005 и др.). При этом очевидно, что необходимо изучать видовой состав микроорганизмов различных почв, испытывающих разное антропогенное воздействие и тем самым при различных агрохимических параметрах почв. Одной из главных причин устойчивости почвы к неблагоприятным воздействиям, по 11 видимому, является наличие в ней «избыточных» микробной биомассы и избыточного же видового разнообразия микроорганизмов (Полянская, Звягинцев, 2005). Особенно перспективно сопоставление микробных комплексов в почвах антропогенных ландшафтов с их системами естественных почв природных биотопов. Подобное сопоставление позволяет рассмотреть вопрос о норме и нарушениях почвы. Возникает необходимость выявления возможности применения комплекса биологических показателей, основанных на исследованиях почвенной микробиоты (Яковлев, 2000).

Природные биоценозы включают в себя представителей различных трофических уровней, в том числе фотосинтетиков: высших растений, эукариотических водорослей. Именно в природных условиях, где отмечается превалирование автотрофных организмов, происходят процессы очистки воды и почвы, формируется благоприятный микроклимат, и создаются условия, необходимые для жизнеобеспечения человека (Одум, 1986), т.к. реализуется важнейшая закономерность функционирования биосферы — равновесия между интенсивностью продукционных и деструкционных процессов (Шварц, 1976; Одум, 1986)

Поэтому в последние годы уделяется все большее внимание исследованию роли фототрофных микроорганизмов как факторов защиты окружающей среды от антропогенных загрязнений. Высокая устойчивость СЗВ к неблагоприятным условиям, их удивительная нетребовательность к субстратам определяют их огромную роль как пионеров жизни в экстремальных условиях (Гусев, 1968; Штина, Голлербах, 1976; Гусев, Никитина, 1979)

СЗВ — это основные и постоянные обитатели скал, такыров, пустынь, голых пятен в тундре, арктических грунтов, площадь которых увеличивается в результате постепенного таяния ледников. Они являются первыми поселенцами на вулканических и антропогенных безжизненных субстратах (Штина и др., 1978; Кабиров, 1991; Штина и др., 1992). Во всех этих случаях, как отмечает Э.А. Штина (1964), жизнедеятельность СЗВ ведет к изменению среды и дает начало формированию почвы и ее плодородия. СЗВ открывают автогенные сукцессии, соответствующие модели благоприятствования (Миркин, Наумова, 2003). Разумеется, в уже сформировавшихся почвах, роль СЗВ снижается. Однако наряду с другими организмами СЗВ и в этих условиях продуцируют дополнительные количества органического вещества (Штина, 1991).

СЗВ составляют постоянную и активную часть почвенной биоты, связанную сложными взаимодействиями со всеми ее компонентами, и принимают участие в различных процессах, происходящих в почвах (Голлербах, Штина, 1969; Андреюк и др., 1990). Эти организмы не только повышают плодородие почвы, но и являются его индикаторами, так как-, быстро реагируют на изменения физико-химических свойств почвы (Кузяхметов, 1981; Кабиров, 1995; Штина и др., 1998). Различные антропогенные факторы, изменяя среду обитания СЗВ, оказывают неоднозначное влияние на их развитие.

Водоросли как важный компонент лекарств

В медицине ценят водоросли с континентальных водных источников, так как они участвуют в процессе создания лечебной грязи, витамин, а также антибиотиков. Из водорослей получают йод, бром, готовят препараты для лечения склероза, болезней щитовидной железы. Из зеленых водорослей разрабатывают антибиотики, способные справляться с патогенными бактериями.

Из бурых водорослей изготавливают препараты, которые выводят радиоактивные вещества из организма и спирта – как сырье для фармакологии и пищевой промышленности при изготовлении лекарств и продуктов питания для людей больных диабетом.

Красные водоросли, уменьшают рост вируса, который вызывает СПИД.
Из морских водорослей получают дорогой дефицитный медицинский препарат — онкостатический, заменитель крови, препарат для излечения лучевой болезни. Морские водоросли содержат метаболиты, которые пагубно воздействуют на микробов, снимают воспаление, уничтожают гельминтов, обладают антикоагулирующим действием. Ламинин из ламинарии имеет гипотензивное свойство, а фукостерин снижает холестерин у млекопитающих.
Комплекс полимерных водорослей имеет противоядие от сильных токсинов подобных кураре. Из токсинообразующих водорослей готовят лекарства, которые лечат незаживающие раны, сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные болезни и онкологию.

Разновидности морской капусты содержат в себе не только витамины, но и много минеральных веществ, важных для здоровья и полноценной работы всех внутренних органов человеческого организма. Важную часть таких минеральных веществ имеют соли натрия и калия, легко растворяющиеся в воде.
В морской капусте высокое содержание кальция, который нужен для крепких и здоровых костей и для гибкости суставов. Кроме кальция в ламинарии и некоторых других видах водорослей обнаружены химические элементы, которых не хватает нашему организму для правильного функционирования всех систем организма.

Основная опасность при употреблении съедобных и полезных водорослей то, что они могут вызвать аллергию на имеющиеся в составе компоненты. В результате могут появиться последствия от множественных высыпаний на коже и даже возникнуть проблемы с пищеварением.

Но, даже, если и нет аллергии некоторым людям стоит осторожно употреблять этот деликатес. К примеру, ламинария опасна для тех, у кого есть какая-либо болезнь почек, гастрит и язва желудка им необходимо исключить из питания этот продукт, так как морская капуста раздражает воспаление и употребление этого продукта может привести к тяжелым последствиям

Значение в биогеоценозах

Биологические и биогеохимические процессы, связанные с водорослями, чрезвычайно важны для поддержания экологического баланса биосферы и даже существования жизни на нашей планете. Положительное значение этих организмов состоит в следующем:

• в результате фотосинтеза образуют от 30 до 50% всего продуцируемого на Земле кислорода;
• поглощают углекислый газ, уменьшая его концентрацию в атмосфере;
• формируют первичную органическую массу экосистем озер, рек, морей и океанов (особенно важен в этом смысле фитопланктон), являются началом пищевых цепей, служат кормом для ракообразных, моллюсков, рыб;
• обеспечивают питательную среду для живых организмов на территориях с суровыми природными условиями (например, в высокогорье);
• являются местом обитания, нереста и убежища многих гидробионтов, в том числе промысловых видов рыб;
• вступают в симбиоз с растениями и животными; особый случай — симбиоз с грибами, в результате которого появляется третий организм — лишайник;
• принимают участие в геохимическом круговороте веществ, особенно кальция и кремния, формирования ила и горных пород;
• образовывают примитивные почвы на бесплодных беспочвенных участках, повышают плодородие почв, способствуют их восстановлению после загрязнения;
• задействованы в формировании коралловых рифов.

Водоросли играют и отрицательную роль в природе. Активно размножаясь, сине-зеленые и золотистые водоросли вызывают цветение воды. При этом они уменьшают концентрацию кислорода в воде, выделяют токсические вещества, что вызывает гибель живых организмов и даже заболачивание.

Как правило, такое явление наблюдается в пресных стоячих водах или загрязненных водоемах. Но, с другой стороны, многие водоросли, к примеру зеленые, пирофитовые, способствуют природному очищению водоемов.

Водоросли — общие сведения

Особенности:

• содержание хлорофилла в клетках;
• фотоавтотрофное питание;
• отсутствие ярко выраженной проводящей системы;
• отсутствие четкой дифференцировки тела на органы (многоклеточные);
• размножение: бесполое, половое и вегетативное.

Среди водорослей также встречаются и гетеротрофы, осуществляющие питание поверхностью клетки (жгутиконосцы) или путем заглатывания через клеточный рот (динофитовые, эвгленовые).

Размеры: от микроскопических (кокколитофориды) до 30–50 метров (бурые водоросли).

Какое строение имеют, цитология 

Водоросли бывают многоклеточными и одноклеточными. Данные организмы относят к низшим растениям. 

Отличия хроматофора от хлоропласта: упрощенное строение, форма, меньший размер, иной состав хлорофилла. Клеточная стенка находится снаружи мембраны клетки, состоит из целлюлозы и гликопротеинов. Органоиды клетки располагаются в ее цитоплазме, также здесь располагаются хроматофоры.

Клеточная оболочка представляет собой внешний кремнийорганический панцирь или уплотненный верхний слой цитоплазмы (плазмалемму), в котором могут быть дополнительные структуры: пузырьки, пустые или с целлюлозными пластинками.

В клетках водорослей очень хороша система вакуолей, в подвижных клетках водорослей можно обнаружить сократительные вакуоли, основной функцией которых является поддержание постоянного осмотического давления внутри клетки. Чувствительность подвижных водорослей к свету обуславливает наличие в их клетках сверхчувствительного глазка — стигмы.

Водоросли как пищевой продукт для обитателей озер, рек, морей и океанов

Бактерии, водоросли и простейшие микроорганизмы являются пищевыми цепочками всех обитателей водоема. Водоросли – пища для разнообразных мелких животных, таких, как зоопланктон и рыб, дафний и циклопов.
Водоросли — это важная часть планктона. Планктон населяет пресноводные и морские водоемы и переносится течением. Водоросли планктона производят органическое вещество, первичная пищевая цепочка водной экосистемы. От количества планктона зависит количество жи¬вотных в водоемах.

В среди водорослей живут полипы, черви, моллюски, ракообразные. В одном случае водоросли — это питание, в другом — место обитания. Многие рыбы на бурых водорослях откладывают икринки. В процессе свойственного для водорослей фотосинтеза выделяется кислород, которым дышат растения и животные водоема и поглощают выделяемый ими углекислый газ.
А вот красные водоросли питание для многих глубоководных животных.

Значение водорослей в жизни человека

Водоросли находят широкое применение в жизни человека. Многие из них человек издавна использовал в пищу (ламинария, порфира), на корм скоту, в качестве удобрений.

Диатомиты находят применение в пищевой, химической, фармацевтической промышленностях, строительстве.

Бурые водоросли являются сырьем для получения альгинатов (солей альгиновой кислоты), которые применяются в самых различных отраслях. Так, альгинат натрия дает клей, который используется в текстильном производстве, для проклеивания бумаги, скрепления цемента. Пленки из альгината натрия, нанесенные на бетонные сооружения, металлы, станки, древесину, защищают их от коррозии, гниения, разрушения.

Из красных водорослей (филофора) получают агар, используемый в микробиологии и кондитерской промышленности. Из зеленых (кладофора, ризоклониум) делают бумагу.

Некоторые виды водорослей обладают целебными свойствами и применяются в медицине (ламинарии, лечебные грязи с синезелеными водорослями, получение йода).

Многие водоросли являются биоиндикаторами при санитарно-биологической оценке вод либо выполняют функцию активных санитаров загрязненных водоемов.

В ряде стран водоросли выращивают в искусственных водоемах для индустриального производства органического вещества.

Вместе с тем водоросли могут играть и отрицательную роль. Так, при массовом размножении в водоемах они вызывают «цветение» воды, приводя ее в негодность, загрязняют насосные станции и водопроводы, некоторые виды обрастают днища судов, буи, ухудшая их эксплуатацию.