Хлорелла доклад по биологии 5 класс
Обновлено: 13.05.2024
Содержание
Физиология
Организация и цикл развития хлореллы состоят в следующем: вегетативное тело их состоит из одной шарообразной или овальной клетки с тонкой оболочкой, которая по мнению одних авторов (Brandt, Dangeard) состоит из целлюлозы, а по мнению других (Geza-Entz, Фаминцын, Аверинцев и др.) из прозрачного студенистого вещества, лишенного целлюлозы. Такое разногласие во мнениях произошло В силу того, что иногда оболочка хлореллы не дает типичного для целлюлозы фиолетового окрашивания от хлорцинкиода, а потому вопрос этот остается пока открытым. Размеры шарообразных вегетативных клеток колеблются по данным различных авторов от 1,5 мкм до 12 мкм. В каждой такой клетке находится гомогенная протоплазма, очень маленькое ядро прекрасно окрашивающееся гематоксилином, и лентовидный или округлый пластинчатый стенкоположный хроматофор с одним или, реже, с двумя пиреноидами. Геца-Энц (Geza-Entz) описывал в клетках хлореллы ещё особые сократительные вакуоли, подобно таковым у хламидомонад, но позднейшими исследователями эти показания Геца-Энца были опровергнуты. Бейеринк изучил питание хлореллы и нашёл, между прочим, что они для добычи необходимого азота нуждаются не только в пептоне, но и в каком-нибудь углеводе, как например сахар, а потому он причислил их к установленной им физиологической группе пентон-углеводных организмов.
Размножение
Размножение хлореллы происходит путем повторного деления сначала хроматофора и пиреноида, а затем и всего содержимого каждой клетки на несколько равных частей, от 2 до 16, которые остаются некоторое время окруженными материнской оболочкой, а после разрыва и её исчезновения, оказываются свободно лежащими, быстро увеличиваются в размерах и через некоторый промежуток времени повторяют тот же цикл развития. Подвижных элементов размножения у хлореллы не существует, подобно тому, как и у других Pleurococcaceae. Отступления от нормального цикла развития встречаются у хлореллы довольно редко и состоят в том, что иногда они размножаются путем отшнуровывания молодых особей от материнской, а кроме того при нормальном делении могут не освобождаться из материнской оболочки, а оставаться в ней на продолжительное время, превращаясь постепенно в стадии Gloecystis и Palmella.
Симбиоз с животными
Некоторые виды известны уже с давних времен своим симбиозом с животными, и первоначально принимались за органы последних, но ещё Брандт и Geza-Entz, независимо друг от друга, впервые признали за ними эндогенное происхождение, показав, что зеленые шарообразные тельца, наблюдаемые в теле некоторых животных, суть самостоятельные организмы, при чём Брандт отнес эти тельца к особому роду водорослей, назвав его Zoochlorella. Но как свободноживущие хлореллы, так и зоохлореллы различных животных имеют совершенно одну и ту же организацию, проходят совершенно одинаковые стадии развития и отличаются только образом жизни, а потому Бейеринк и соединил их в один общий род Chlorella, тем более, что единственный отличительный признак зоохлорелл от хлорелл, а именно только что упомянутый симбиотический образ жизни первых с некоторыми низшими животными, оказывается непостоянным признаком, так как Брандт, а за ним и позднейшие ученые, Кесслер, Гаманн, Шевяков, Фаминцын, Бейеринк и Аверинцев, доказали, что изолированные зоохлореллы могут существовать на свободе и при том также энергично размножаться, как и в теле животных.
Сожительство хлореллы с животными представляет собою типичный пример того биологического явления, которое давно уже получило в Германии название Raumparasitismus, то есть хлорелла не паразитирует в теле животного, но и не приносит ему пользы, а является, так сказать, даровым жильцом. Неоднократно было замечено, что не все экземпляры хлореллы остаются в теле простейших живыми, но иногда перевариваются последними. Явление это различно толковалось авторами, и только впоследствии удалось выяснить следующие условия, при которых хлореллы либо погибают в организме животных, особенно простейших, либо остаются жить в них: у простейших можно легко различить три слоя протоплазмы в каждой особи: наружную, альвеолярную плазму, служащую покровом для двух последующих слоев, среднюю, кортикальную плазму, не участвующую в пищеварении, и внутреннюю эндоплазму, заведующую пищеварением организма. Если хлорелла попадает в эндоплазму, то она переваривается животным, если же она попадет в кортикальный слой плазмы, то она остается жить в симбиозе с животным, так как этот слой плазмы не принимает участие в пищеварении.
Систематика
Использование
Хлорелла используется для производства кислорода. Как предполагалось ранее ее можно использовать в пищу. Однако в прошлом веке (1967—1978 гг) в объектах БИОС-1, БИОС-2 и БИОС-3 использование хлореллы в пищу не удалось. Может использоваться для биологической очистки сточных вод. [1][2]
По своей питательности водоросль не уступает мясу и значительно превосходит пшеницу. Если в пшенице содержится 12 % белка, то в хлорелле его более 50 % [1] . Однако, все питательные вещества защищены мощной клеточной стенкой, которую человеческие пищеварительные ферменты не способны расщепить [источник не указан 756 дней] .
Ссылки
Примечания
- ↑Водоросли. Хлорелла.. Гидропоника Сайт о гидропонном выращивании растений. Гидропоника. Архивировано из первоисточника 12 марта 2012.Проверено 5 февраля 2010.
При написании этой статьи использовался материал из Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона (1890—1907).
Особенное положение среди низших растений занимают зеленые водоросли, к которым относится хлорелла. Это определенный вид растительности, способный существовать в разных условиях, например, в воде, на суше и пр. По мнению ученых, представители именно этой наиболее крупной группы водорослей (существуют еще бурые, красные, золотистые и другие) являются предками высших современных растений. Удивительна одноклеточная хлорелла не только этим. В 1960 году она одна из первых побывала в космосе. Хлорелла – это вид растений, который является бессменным спутником моряков на подводных лодках. Биологи относят данный его к семейству хлорелловых (Chlorellaceae). Наиболее распространенной считается Chlorella vulgaris. Она встречается в лужах, в небольших прудах, и даже в канавах. В чем же секрет ее популярности и широкого использования?
Краткое описание вида
Хлорелла – это микроскопическая водоросль. Размер тела (слоевища или таллома) низшего растения составляет 2 и более микрона. Ее можно рассмотреть только под микроскопом. Позиционируется как самостоятельно функционирующий организм, представленный одной-единственной клеткой. Хлорелла настолько мала, что в 1 кубическом сантиметре воды может разместиться до нескольких миллионов подобных представителей флоры.
Хлорелла: строение
Как уже ранее звучало, хлорелла одноклеточная, ее форма может быть как эллипсоидальной, так и шаровидной. Покрыт микроорганизм специфической целлюлозной оболочкой, которая достаточно тонкая и гладкая. Внутри состоит из одного хлоропласта и ядра. Располагаются они пристеночно. Цитоплазма играет роль хранилища, где накапливаются крахмал и жиры.
Особенности
Чем была на заре зарождения жизни на Земле древняя хлорелла? Это гигантский поставщик кислорода в атмосферу. В водной среде она также является незаменимой, в частности, отвечает за наполнение питательными веществами, что, соответственно, позволяет накопить достаточно энергии для живых организмов. Своим зеленым цветом она обязана присутствующему в ней хлорофиллу. Для уникального процесса фотосинтеза ей необходимы, как и любому другому растению, вода, углекислый газ и солнечный свет. Хлорелла - теплолюбивое растение и осуществляет свою невероятно значимую функцию при температуре около 28 °С.
Кроме хлорофилла, водоросль имеет другие части слоевища: оболочку, полужидкое содержимое клетки и ядро. А вот органов передвижения, как у многих других ее собратьев, у нее нет. Водоросль пассивно плавает в пресной воде в виде фитопланктона.
Способ размножения
Размножение хлореллы происходит исключительно бесполым способом, в благоприятных условиях, путем деления клетки пополам. Отвечает за этот сложный процесс ядро. Предварительно, на этапе подготовки клетки к размножению, ее органы удваиваются. Она увеличивается в размерах, затем внешняя оболочка растягивается и разрывается. Из одной материнской получаются две дочерние клетки. На какое-то время в цикле хлореллы наступает перерыв, а затем все повторяется заново.
Среда обитания
Значение
Главное богатство хлореллы для человека представляет ее фантастический состав. Как показали исследования биохимиков, внутренняя среда ее клетки почти наполовину состоит из белка, 1/3 часть – из сахара. Белка в хлорелле почти в 6 раз больше, чем в пшенице. Помимо этого, она содержит витамины, жиры, минеральные соли и другие органические вещества. Причем состав водоросли является величиной непостоянной, он может меняться в зависимости от условий ее содержания. Следовательно, выращивание хлореллы в искусственно созданных резервуарах или в домашних условиях может значительно изменить растение. Например, с помощью определенного освещения управляют компонентами состава клетки, задавая необходимые показатели.
Применение
В Японии и других странах хлореллу широко применяют в качестве полезной добавки к пище. Ее выпуск налажен в самых разных видах (экстракта, порошка, таблеток). У каждой фармацевтической формы существуют свои конкретные преимущества, поэтому перед употреблением нужно ознакомиться с инструкцией по применению. Медицинские препараты, содержащие в своем составе зеленую водоросль, повышают иммунитет. Ведется тестирование и мониторинг использования ее в качестве лечения больных раком. Хлорелла, применение которой способствует улучшению работы дрожжей, часто используется в хлебопекарном производстве. Такие изделия получаются пышными, вкусно пахнут и долго не черствеют.
Благодаря активному размножению в 1 литре воды может образовываться до 60 грамм водоросли в чистом остатке. Человеку достаточно будет 500 грамм в сутки питательных веществ, содержащихся в хлорелле. Соответственно, сосуд на 10 литров, населенный зелеными водорослями, может полностью удовлетворить потребность человека, находящегося в замкнутом пространстве, не только в пище, но и в кислороде для дыхания и жизнедеятельности.
Хлорелла служит также индикатором загрязненных водоемов. Ее используют в качестве биологической очистки канализаций, сточных вод и естественных природных водных объектов.
Сегодня в мире остро стоит проблема недостатка в рационе полезных нутриентов. Низкое качество продуктов, проживание в неблагоприятных условиях, плохая экология делают вопрос очень важным. Одним из высокопитательных компонентов в нашем рационе может стать одноклеточная водоросль хлорелла. Уникальная биомасса способна за короткий период сформировать значительный объем, синтезировать полезные вещества, оказать благоприятное влияние на здоровье и разнообразить меню.
Что такое хлорелла
Хлорелла как одноклеточный микроорганизм зародилась в Архейский период. Ее колыбелью стали воды мирового океана. И лишь спустя 1 млрд лет появились первые наземные растения. Никакие катастрофы, прокатившиеся по планете, не смогли повлиять на ее развитие и изменить среду обитания.
В систематическом плане хлорелла объединяет около 20 видов, но на территории России находится значительно меньше представителей данного рода: chlorella infusionum, С. vulgaris, С. parasitica, С. actinosphaerii, С. condustrix, которые отличаются размерами и формой клеток. Все виды относятся к царству Растения, хотя и выглядят несколько необычно: у них нет корней, стеблей и листьев.
Фото хлореллы обыкновенной под микроскопом
Из всего рода хлорелл наиболее изучена chlorella vulgaris, встречающаяся повсеместно. Способность водоросли поглощать растворы питательных веществ, быстро размножаться, существовать без света, а также высокое содержание полезных нутриентов способствуют активному выращиванию фитопланктона в искусственных условиях. Именно об этом растении мы и расскажем в статье.
Ботанический рисунок chlorella vulgaris
Отличие chlorella vulgaris от бурых водорослей в ее цвете — хроматофоры (носители пигмента) имеют вид зеленых шариков диаметром до 12 мкм. Одноклеточные микроорганизмы неподвижны, у них отсутствует верхушечная точка роста и нет воздушных пузырей, удерживающих массу на поверхности. Выглядит растение как зеленая взвесь в толще воды.
Одноклеточная водоросль является типичным биопланктоном, может запросто сосуществовать с живыми микроорганизмами, находясь с ними в симбиотической связи.
Смотрите в видео, как выглядит chlorella vulgaris под микроскопом:
Химический состав
В зеленой водоросли хлорелла содержится огромное количество нутриентов, несопоставимое ни с одним растением наземного мира. Набор ингредиентов уникален — это полноценные белки, витамины, жиры, углеводы, минеральные соли и даже антибиотики.
Таблица — Питательная ценность хлореллы в пересчете на 100 г продукта:
| Нутриенты | Количество вещества |
| Витамины: | |
| β-каротин | 900 мг |
| Тиамин | 1,30 мг |
| Рибофлавин | 3,0 мг |
| Пантотеновая кислота | 0,15 мг |
| Пиридоксин | 0,96 мг |
| Фолиевая кислота | 2,4 мкг |
| Цианокобаламин | 50 мкг |
| Биотин | 100 мкг |
| Макро- и микроэлементы: | |
| Калий | 882 мг |
| Кальций | 330 мг |
| Фосфор | 1200 мг |
| Железо | 210 мг |
| Йод | 680,1 мкг |
| Цинк | 70 мкг |
| Калорийность | 325 Ккал |
| Клетчатка | 2,5 г |
| Белки | 51 г |
| Жиры | 6,5 г |
| Углеводы | 11 г |
Отдельно следует сказать о хлорофилле. Пигмент находится в клетках водоросли и по своему составу напоминает гемопротеин. Белок участвует в образовании кислорода и питании микроорганизма. Его структура удивительно похожа на человеческие клетки.
Строение
Характеристика хлореллы будет неполной без описания строения. Тело водоросли может быть округлой или немного удлиненной формы. Организм имеет одну клетку, основную часть которой занимает хроматофор или хлоропласт. Местом образования белков служит пиреноид. Вокруг шарообразного тела располагается плотная оболочка.
Строение клетки chlorella vulgaris
На рисунке видно, что внутри клетки находятся полужидкая цитоплазма и ядро. Жгутики, которые являются органами передвижения, у chlorella отсутствуют. Поэтому, в отличие от подвижных и многоклеточных собратьев, она пассивно плавает в слоях воды.
Размножение
Хлорелла размножается исключительно быстро. Каждые 12 часов в результате разрыва материнской оболочки на свет появляются восемь автоспор. Дочерние клетки моментально увеличиваются и повторяют процесс деления, который происходит до бесконечности.
Размножение хлореллы осуществляется бесполым путем. В биологии под таким процессом понимают митотическое (непрямое) деление клеток, в результате которого образуются генетически идентичные материнскому микроорганизмы. Они повторяют цикл развития, обеспечивая быстрый прирост биомассы.
Процесс размножения chlorella vulgaris можно посмотреть на видео:
Жизненный цикл
Одноклеточная водоросль может служить примером простого цикла развития микроорганизмов. Молодые клетки растут, достигают зрелости и начинают делиться, становясь центром спороношения. В итоге жизненный процесс хлореллы представляет собой последовательность трех фаз: автоспора — взрослый вегетирующий организм — материнская клетка и вновь автоспора.
В неблагоприятных условиях процесс размножения замедляется, но не прекращается совсем.
Среда обитания
Хлорелла непритязательна к среде обитания, поэтому встречается практически везде: в морской и пресной воде, воздухе и даже сожительствует с некоторыми микроорганизмами. Одноклеточную водоросль можно увидеть на стволах деревьев, в канавах, лужах, прудах. Развивается она и в домашнем быту — в аквариумах, банках с водой или сладким раствором, покрывая зеленоватым налетом внутреннюю поверхность сосуда.
Питание хлореллы двояко — на свету она автотроф, а в темноте — гетеротроф. Обитая в толще вод, биопланктон всасывает питательные вещества всем телом. Освещенность водоема резко падает с погружением вглубь, поэтому для нормальной жизнедеятельности chlorella vulgaris не должна уходить ниже 6 метров. Именно на таком уровне обеспечивается достаточный фотосинтез.
Хлорелла — первая водоросль, которую начали выращивать в искусственных условиях. Она очень перспективна в этом плане — с одного гектара зеленых плантаций ежемесячно собирают 23–25 центнеров биомассы.
Выращивание микроводоросли ведут двумя путями:
- в неглубоких прудах, где она обитает автотрофно и питается специальной подкормкой;
- в лабораторных помещениях по типу современных микробиологических ферм.
В последнем случае возделывание биомассы ведется на свету или в темноте при полностью контролируемых условиях.
Хлорелла болезненно реагирует на колебания температуры, освещенность, состав воды, заметно снижая урожайность под воздействием неблагоприятных факторов. Поэтому культивирование биопланктона в защищенных местах более оправданно. Особенно экономично гетеротрофное выращивание, когда chlorella существует в полной темноте, продуцируя не за счет фотосинтеза, а впитывая специальный раствор.
Наиболее перспективным является проточный способ культивирования, при котором подача свежей жидкости, питания и сбор готового урожая осуществляются по сигналам самой водоросли. Основным преимуществом этой разновидности выращивания является непрерывность процесса с минимумом затрат и максимумом продуктивности.
Хлорелла – род одноклеточных растений из отдела зеленых водорослей. Этот род объединяет около 20 видов, причем в странах СНГ встречается около 10 видов. Наиболее известна и широко распространена Chlorella vulgaris, образующая огромные скопления в воде грязных луж, канав и прудов.
Представители данного рода распространены повсеместно, так как нетребовательны к условиям окружающей среды и интенсивно размножаются. Быстро развиваются как в соленых, так и в пресных водоемах, а также в обильно увлажненной почве.
Строение . Клетки хлореллы одиночные, имеют шаровидную или эллипсоидальную форму, диаметр не превышает 15 мкм. Этот неподвижный микроорганизм имеет тонкую гладкую целлюлозную оболочку. В клетке находится одно ядро и только один хлоропласт, расположенный пристеночно. В цитоплазме запасаются такие продукты, как жиры и крахмал.
Хлорелла, как и другие зеленые водоросли, способна синтезировать органические вещества в процессе фотосинтеза. Для этого необходимы только вода, углекислый газ и достаточная освещенность. Также у водорослей данной группы есть потребность в небольшом количестве минералов для размножения.
Значение . Хлорелла способна чрезвычайно быстро накапливать биомассу при выращивании, благодаря чему, этот микроорганизм стал наиболее востребованным объектом культивирования и исследования. Представители данного рода зеленых водорослей используются для экспериментальных исследований в замкнутых экологических системах жизнеобеспечения. При жизнедеятельности хлорелл выделяется большое количество кислорода в процессе фотосинтеза, что нашло применение для регенерации воздуха в замкнутых пространствах, к примеру, в космических кораблях, подводных лодках. Ведутся исследовательские работы с целью использования хлорелл как вероятного источника пищи, однако сложность состоит в том, что все питательные вещества водорослей покрыты прочной оболочкой, которую не способны разрушить пищеварительные ферменты человека. Также следует отметить важное значение этих водорослей для биологическиой очистки сточных вод.
Читайте также: