УЧЕБНИК ПО ПАЛЕОБОТАНИКЕ

 

 

СИСТЕМАТИКА НИЗШИХ РАСТЕНИЙ. Бактерии. Синезеленые водоросли. Диатомовые водоросли

 

Бактерии.

 

Синезеленые водоросли.

 

Диатомовые водоросли

 

 

 

Низшими называются наиболее примитивные одноклеточные и многоклеточные растения с простым анатомическим строением, не разделенные на корень, стебель и лист. Большая часть их относится к водорослям и является водными растениями.

 

 

Тип Bacteria — Бактерии

 

Бактерии — одна из древнейших групп организмов, населяющих Землю. История развития их началась очень давно, по-видимому в архее, и продолжается в настоящее время. Тем не менее строение даже современных бактерий изучено еще недостаточно. Бактерии — чрезвычайно мелкие одноклеточные организмы, величина их измеряется микрометрами. Оболочка клеток бактерии содержит азотистые вещества. Цитоплазма почти никогда не имеет хлорофилла.

 

Многие бактерии живут колониями, образуя пленки в почве, на жидкостях и органических веществах. Такие пленки преимущественно и являются материалом для изучения бактерий. Наличие ядра у большинства бактерий установлено при помощи электронного микроскопа. Некоторые микробиологи полагают, что имеются бактерии с несколькими, но слабо дифференцированными ядрами.

 

Форма тела бактерий разнообразна: в виде палочек (бациллы), шариков (кокки) и спиралей (вибрионы) ( 27). Бактерии могут передвигаться в воде и даже по твердым предметам. Движение происходит за счет пульсирующего сжатия цитоплазмы. У некоторых более сложных форм бактерий образуются постоянные выросты цитоплазмы в виде жгутиков.

 

Размножаются бактерии простым делением клетки. Деление у нормальной бактерии наступает через 20—30 мин. Согласно расчетам одна клетка бактерии, при отсутствии помех, могла бы своим потомством через три дня 12 раз опоясать земной шар, а через пять дней заполнить все океаны и моря.

 

 

Лишь немногие бактерии обладают хлорофиллом и питаются, как другие растения, автотрофно. Громадное большинство бактерий бесцветны, и обычный способ питания для них невозможен. Однако они наделены свойством разлагать углеродистые и некоторые другие соединения, извлекая из них углерод и накапливая внутри себя различные элементы (хемотрофное питание).

 

Так называемые серные бактерии окисляют сероводород, скапливая серу внутри протоплазмы. Живут они главным образом в нефти и в течение миллионов лет перерабатывают целые нефтяные месторождения. Так объяснил происхождение Шорсуйского серного месторождения в Узбекистане А. С. Уклонский. Месторождения серы такого же генезиса залегают в пустыне Каракумы, на Волге (близ г. Куйбышева) и в других местностях.

 

Железобактерии населяют стоячие болота. Они окисляют закисные соединения железа до окисей, откладывая последние в слизистой капсуле. Такие бактерии в течение жизни громадного числа поколений образуют оригинальную по своей структуре породу, называемую бобовой болотной рудой. Она является полезным ископаемым. Древнейшие железные руды такого происхождения известны в нижнем протерозое штата Мичиган (США). Бобовая болотная руда сыграла большую роль в промышленном развитии Соединенных Штатов Америки.

 

Третья группа — это азотные бактерии, чрезвычайно важные для сельского хозяйства. Они усваивают элементарный азот из воздуха и обогащают им почву.

Следующая группа бактерий имеет особенно большое геологическое значение. Эти бактерии играют роль в осаждении кальция и способствуют образованию известняков. Так были созданы многокилометровые толщи известняков в самых древних слоях земной коры. Н. М. Страхов считает, что бактерии в процессе образования известняков сильнейшим образом изменили состав первичной атмосферы Земли. Они связали углекислый газ и кальций в виде твердого вещества. Ранее весь этот углекислый газ находился в свободном состоянии в атмосфере, которая не была пригодна для развития высших животных.

 

Таким образом, бактерии, не имея твердого скелета, не образуют отпечатки или ядра, но сохраняются продукты их жизнедеятельности. Тем самым бактерии являются породообразователями.

 

Бактерии обладают свойством при неблагоприятных жизненных условиях переходить в бездеятельное состояние: они могут высыхать или замерзать, превращаясь в сухой комочек, устойчивый к большим колебаниям температуры и влажности. Это состояние бактерии называют условно «спорами», хотя они не имеют общего со спорами — органами размножения грибов, папоротников и других растений. «Споры» бактерий имеют ничтожную массу, воздушные струи поднимают их в верхние слои атмосферы и переносят на большие расстояния. Попадая в благоприятную среду, такие «споры» могут вновь вернуться к жизни. «Споры» бактерий сохранились в жизнеспособном состоянии в замерзших трупах мамонтов и мумиях египетских фараонов.

 

Разнообразие жизненных условий, в которых существуют бактерии, очень велико. В связи с этим следует отметить интересное открытие живых бактерий в девон

ской нефти Западного Урала и Башкирии. Это явление объясняется тем, что многие бактерии принадлежат к анаэробным организмам, т. е. не нуждаются в воздухе. Бактерии энергично участвуют в процессах гниения и брожения, которые сопровождают формирование торфяников, угольных и особенно нефтяных залежей.

 

Таким образом, бактерии — одни из древнейших и наиболее примитивных существ представляют интерес как энергичные породообразователи и активные участники различных процессов, совершающихся на поверхности Земли и в ее недрах.

 

Тип Cyanophyta (Schizophyceae)— Синезеленые водоросли

 

В клетках синезеленых водорослей нет четко ограниченного ядра и хроматофоров, что свидетельствует о низкой степени их развития. Цитоплазма содержит несколько пигментов: зеленый, синий, красный, желтый. Наличие хлорофилла обеспечивает процесс фотосинтеза.

 

Размножаются синезеленые водоросли простым делением клетки, а нитчатые формы — распадением нитей. У

 

Синезеленые водоросли—это одноклеточные, реже многоклеточные, нитчатые растения. Обычный размер их клеток меньше микрометра. Они часто образуют колонии разнообразной формы, окруженные слизистым чехлом ( 28).

 

некоторых нитчатых водорослей есть «споры»— клетки, отличающиеся от обычных утолщенной оболочкой, способствующей длительному существованию при высыхании. В благоприятной среде «споры», так же как у бактерий, вновь начинают развиваться.

 

Синезеленые водоросли обитают в пресных и морских бассейнах на сравнительно небольших глубинах, часто встречаются на сырой почве, на прибрежных скалах и в воде горячих (до 70°) источников.

 

В процессе жизнедеятельности на поверхности сине- зеленых водорослей отлагаются известковые, реже кремнистые вещества. Поэтому они являются породообразо- вателями.  

 

По данным М. Д. Залесского, из синезеленых водорослей образованы пласты горючих сланцев, развитых в ордовике Эстонской ССР ( 32) и известных под названием кукерского сланца, или кукерсита.

 

Разнообразие формы и величины клеток у синезеле- ных водорослей, образ их жизни и способность выделять различные вещества заставляют тип синезеленых водорослей разделять на два класса со значительным числом родов и видов. Однако ископаемые формы не всегда удается отнести к одному из этих классов.

 

Происхождение синезеленых водорослей не установлено. Морфологически они ближе всего к бактериям. Некоторые альгологи (ученые, изучающие водоросли) считают их потомками именно бактерий. Однако другие полагают, что, наоборот, бактерии произошли от синезеленых водорослей. Не вызывает сомнения большая древность синезеленых водорослей, так как остатки их встречаются в толщах протерозоя.

 

Геологическое значение синезеленых водорослей в основном определяется их породообразовательной способностью. В установлении возраста они до недавнего времени играли небольшую роль. Однако работы советских и зарубежных ученых (М. Д. Залесский, А. Г..Вологдин, К. Б. Кордэ, В. П. Маслов, М. А. Фентон, О. А. Хёг, Ю. Пиа и др.) открывают большие возможности для расчленения древних протерозойских, кембрийских и ордовикских толщ с помощью синезеленых водорослей.

 

Тип Bacillariophyta —Диатомовые водоросли

 

Диатомовые водоросли—это одноклеточные организмы, которые состоят из протопласта и пектиновой оболочки, а снаружи одеты твердым кремнистым панцирем. Название этих водорослей происходит от двух греческих слов: ди—два, атом—часть, так как скелет диатомовых состоит из двух створок. Створки формируются из опалового кремнезема (Si02 + nH20). Панцирь диатомовых по форме напоминает коробочку с надевающейся на нее крышкой. Внутренняя створка всегда меньше, чем наружная ( 33). Створки соединяются особым пояском. Протопласт содержит ядро и хроматофоры, окрашенные хлорофиллом, каротином, ксантофиллом и диатомином, придающими водорослям темно-коричневую, иногда золотистую окраску.

 

Наличие хлорофилла говорит о том, что диатомовые водоросли питаются как высшие растения, усваивая углекислый газ и разлагая его на углерод и водород, с последующим процессом синтеза.

 

Благодаря твердому скелету диатомовые водоросли можно изучать с помощью микроскопа ( 34). Диатомовые водоросли — мелкие (от нескольких микрометров до 5,5 мм) растения. Особи более 1 мм встречаются крайне редко. Преобладают формы размером 100— 200 мкм, видимые простым глазом как пылинки в луче заходящего солнца.

 

Живое тело водоросли находится внутри твердой кремнистой оболочки; оно должно дышать, получать питательные вещества и выбрасывать продукты жизнедеятельности. Это невозможно, если панцирь будет сплошным. Поэтому в нем множество мелких отверстий, расположенных строго закономерно. Размер их ничтожен, но достаточен для входа и выхода воды при сокращении мягкой клетки. Таким образом совершается обмен клетки с внешней средой ( 35).

 

Внутри скелета цитоплазма свободно сокращается и, выдаваясь наружу в виде своеобразных выростов, обусловливает способность клетки перемещаться (за счет трения) по твердому субстрату. Подвижность присуща только одиночным клеткам. При колониальном образе жизни движение затрудняется, и диатомовые утрачивают эту способность ( 36). Наличие панциря сужает ареал диатомовых водорослей. Они не могут обитать в водах, содержащих глинистую взвесь или насыщенных солями, так как осадок будет закрывать отверстия в кремнистых створках. С другой стороны, этим водорослям необходим кремнезем в воде для постройки скелетов. Панцирь диатомовой водоросли влияет и на процесс размножения. Как и все одноклеточные существа, диатомовые размножаются делением клетки. Как уже говорилось, створки диатомовой водоросли неодинаковой величины. Материнская клетка, отделяя от себя дочернюю, остается с большей створкой, а дочерняя получает меньшую. Первая в дальнейшем наращивает недостающую нижнюю створку и сохраняет прежний объем. У дочерней клетки также наращивается нижняя створка, но уже меньшего размера, поскольку ее верхней створкой будет та, которая раньше служила как нижняя. Таким образом получается, что в процессе размножения одна клетка достигает прежнего размера, а другая не может этого сделать. При многократном делении первоначальный размер клетки диатомовой водоросли может уменьшиться в несколько раз. После этого маленькие клетки сбрасывают обе створки и остаются на некоторое время голыми.

 

Без скелета они начинают расти, особенно энергично, если соединяются две голые клетки, образующие так называемую ауксоспору. Когда последняя достигает размера первоначальной клетки, рост ее прекращается и она начинает формировать новый скелет. Состояние ауксоспоры представляет для диатомовых водорослей период наибольшей опасности. В это время они не защищены и доступны для поедания мелкими ракообразными и другими животными.

 

Следует отметить взаимосвязь явлений, которая ярко прослеживается на примере диатомовых водорослей. Развитие защитного скелета привело к изменению всех жизненных процессов, включая и процесс размножения.

 

Все растения, обладающие хлорофиллом, могут обитать на относительно небольших глубинах (до 200 м), куда еще проникает солнечный свет. В прозрачных водах эта глубина несколько возрастает.

 

Диатомовые водоросли образуют большие колонии в морях на глубинах 25—60 м, населяют поверхность полярных льдов, влажных мшаников, встречаются в пресных озерах, в реках. Особенно много их в водах с повышенным содержанием кремнезема, где число диатомовых нередко достигает 5 млрд. клеток в 1 м3 воды. Значительные скопления диатомовых находятся в водах горячих источников и гейзеров с температурой до +50° Следовательно, диатомовые зависят от состава воды в большей степени, чем от ее температуры.

 

Разнообразием условий обитания объясняется многообразие формы, величины и наружной скульптуры диатомовых.

 

Геологическое значение диатомовых водорослей очень велико. Они живут большими колониями и в процессе жизнедеятельности сбрасывают с себя твердые кремнистые створки, хотя и очень мелкие, но исчисляющиеся громадными числами. Створки попадают на дно водоема, где и накапливаются иногда большими массами. Следовательно, эти водоросли являются породообразователями. Рыхлая белая масса несцементированных створок носит название горной муки. С течением времени происходит процесс диагенеза: рыхлая масса цементируется и превращается в легкую пористую породу — диатомит или трепел. Пористость диатомита обусловлена разными размерами и разной формой слагающих ее створок. Она, в свою очередь, создает поглотительную, фильтрационную и теплоизоляционную способности породы.

 

В Советском Союзе несколько лет назад открыты крупные месторождения диатомита в Западной Сибири, на Кавказе и Урале в виде пластов мощностью 2—5, а иногда и до 50 м. В США известны пласты диатомита мощностью в 100 м.

 

Вторая порода, в образовании которой участвуют створки диатомовых водорослей, называется опокой. Опока — эта мельчайшие частицы глины, смешанные со створками диатомовых. Опока встречается чаще, чем чистый диатомит, но удельный вес ее несколько больше. При невысоком содержании глинистой примеси она также является полезным ископаемым.

 

Значение диатомовых заключается не только в образовании горных пород, но и в том, что они служат показателями условий накопления осадков. Так, они могут указывать на близость вулканических областей. В этом отношении очень интересны месторождения опок в третичных осадках Кавказа и Туркмении.

 

Диатомовые водоросли, вместе с другими организмами планктона, принимают участие в образовании нефти. По остаткам диатомовых можно определять геологический возраст. Ископаемые остатки диатомовых водорослей известны с отложений верхнего триаса, более обильны они в юре. В осадках меловой, палеогеновой и неогеновой систем диатомовые весьма обычны. В более древних отложениях диатомовые водоросли не обнаружены; по- видимому, они представляют относительно молодую группу организмов, несмотря на их примитивное строение. Однако возможность более древнего происхождения диатомовых не исключается.

 

Форма, величина и скульптура диатомовых водорослей очень разнообразны и поэтому среди них различаются многочисленные роды и виды. В настоящее время насчитывается до 1200 видов диатомовых водорослей. Еще больше видов существовало в палеогене и неогене.

 

 

К содержанию книги: Т. Сикстель: "ПАЛЕОБОТАНИКА - ботаническая палеонтология "

 

Смотрите также:

 

ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ ПЕРИОД. Климатологи. Гляциологи...  Палеоботанические исследования

 

 Отложения торфяников  Палеонтология  РЕЛИКТОВЫЕ РАСТЕНИЯ  ОСНОВЫ ПАЛЕОНТОЛОГИИ  ДРЕВНИЙ КЛИМАТ