CZYM CHARAKTERYZUJĄ SIĘ GLONY?
Jak zbudowane jest ich ciało?
Są to organizmy o budowie jednokomórkowej bądź plechowej.
Najprostszą formą są pełzaki, czyli ameby. Ich komórki otoczone są jedynie błoną cytoplazmatyczną, co umożliwia zmiany ich kształtu. Charakterystyczną cechą pełzaków jest możliwość tworzenia wypustek plazmatycznych, czyli tzw. nibynóżek. Służą one do poruszania się i do pobierania pokarmu. Plechą nazywamy słabo zróżnicowane wielokomórkowe ciało, w którym brak wysoko wyspecjalizowanych organów, takich jak liście, korzeń lub łodyga.
Wśród glonów jednokomórkowych mogą występować różne rodzaje organizacji komórki.
Bardziej skomplikowaną budowę mają wiciowce, które opatrzone są jedną lub kilkoma wiciami wyrastającymi na ogół z jednego końca komórki.
Ogólny plan budowy wici jest u wszystkich komórek uwicionych taki sam, zaś sposób zakotwiczenia jej w komórce jest różny w różnych grupach glonów. Sposób poruszania się komórki glonu jest natomiast bardzo podobny. Mikroskopijne mikrotubule, z których składa się wić, przesuwają się względem siebie, powodując jej falowanie.
Wprawione w ruch wici, jeśli znajdują się z przodu komórki, ciągną ją, jeśli zaś są z tylu - pchają. W komórkach uwicionych często występuje plamka oczna ułatwiająca reagowanie na światło. Może być położona na obszarze chloroplastu lub pogrążona w cytoplazmie. Komórki wiciowców są nagie, czyli okryte jedynie błoną komórkową, lub mają dodatkowo ścianę komórkową albo pancerzyk uniemożliwiający zmianę kształtu komórek. Tak jest u jednokomórkowych, na ogół słodkowodnych, zawłotni (Chlamydomonas). Wiele komórek wiciowców może po podziale pozostawać w skupieniach, tworząc kolonie.
Pełzaki i wiciowce występują w wielu szeregach rozwojowych organizmów eukariotycznych. Można je spotkać wśród roślin, zwierząt, a także u organizmów grzybopodobnych. Niektóre łączą w sobie cechy roślinne i zwierzęce. Jest wiele takich, które mają chloroplasty, są samożywne, a jednak do normalnego rozwoju potrzebują związków organicznych, np. witamin. Pozbawione światła dziennego, potrafią odżywiać się w sposób typowy dla organizmów cudzożywnych. Inne na trwale utraciły zdolność do syntezy chlorofilu, zachowały jednak typowo roślinne materiały zapasowe lub ściany komórkowe zbudowane z celulozy.
Glony występują również w postaci pojedynczych, nie posiadających aparatu ruchu komórek, które mogą być jedynie biernie unoszone w wodzie. Komórki ich okryte są zawsze sztywną ścianą komórkową, najczęściej zbudowaną z celulozy i pektyn (rys. VII.5. A.). Taka postać komórek jest często nazywana formą kokalną.
Glony tworzą również kolonie, czyli zespoły komórek, które po podziale nie oddzieliły się od siebie całkowicie. Komórki w kolonii nie mają między sobą bezpośredniego i plazmatycznego połączenia. Mogą sklejać się ścianami, łączyć za pomocą śluzowatej wydzieliny lub tworzyć drzewkowate rozgałęzione kolonie, w których komórki osadzone są na trzoneczkach zbudowanych ze sztywnej galarety. Wyższy stopień organizacji wykazują kolonie, które charakteryzują się stałą dla gatunku liczbą komórek; noszą one nazwę cenobiów (rys. VII5. B., C.).
Wśród glonów, których ciało jest plechą, możemy wyróżnić:
- Formy nitkowate - powstające wtedy, gdy komórki dzielą się tylko w jednym kierunku i tworzą pojedynczy szereg połączony poprzecznymi ścianami. Komórki w nici mogą być jedynie sklejone ze sobą, nie mając żadnego funkcjonalnego połączenia. Mogą też mieć w ścianach łączących otwory, przez które przebiegają cienkie pasemka cytoplazmy, tzw. plazmodesmy. Dzięki nim protoplasty wszystkich komórek nici mają ze sobą związek funkcjonalny. Wiele glonów tworzy również rozgałęzione nici.
Komórki w jednej nici mogą być niezróźnicowane i pełnią wtedy te same funkcje. U organizmów osiadłych często następuje specjalizacja funkcjonalna poszczególnych grup komórek. Jedne przytwierdzają plechę do podłoża, inne dzielą się i umożliwiają wzrost całej nici. Tak jest np. u uwikła (Oedogonium).
- Plechy plektenchymatyczne - powstają przez sklejanie się ścian komórkowych wielu rozgałęzionych nici, co prowadzi do utworzenia bryłowatych lub płaskich ciał o budowie przypominającej tkanki. W rzeczywistości pomiędzy komórkami takiej plechy nie ma połączeń plazmatycznych, a więc nie tworzą one funkcjonalnej całości, z tego też względu nie można ich uważać za prawdziwe tkanki. Plechy takie występują u wielu krasnorostów i niektórych brunatnic.
- Plechy tkankowe - są taśmowatymi lub bryłowatymi ciałami, które powstały w wyniku podziałów specjalnych komórek wzrostowych, znajdujących się zwykle na szczycie plechy. Komórki takie dzielą się w różnych płaszczyznach i dzięki temu tworzą się tkanki typu miękiszowego, wyspecjalizowane w pełnieniu różnych funkcji, np. przewodzącej, asymilacyjnej lub zapasowej. Występują one przede wszystkim u brunatnic. Tak powstałe tkanki są mało skomplikowane i dość jednorodne. Budową swą przypominają tkankę miękiszową roślin nasiennych.
Komórki eukariotyczne są z reguły jednojądrowe. Czasem zdarza się, że w jednej komórce występuje wiele jąder; nazywamy ją wtedy komórczakiem. Takie komórki wielojądrowe mogą tworzyć np. plechy nitkowate, rozgałęzione lub proste. W skrajnych przypadkach nie powstają w ogóle ściany poprzeczne i cały organizm jest jednym wielkim komórczakiem. Niektóre z nich mogą osiągać nawet kilkanaście centymetrów wielkości. Tak powstałą plechę nazywamy plechą komórczakową.
Jak się odżywiają?
Glony to na ogół organizmy samożywne, których podstawowymi barwnikami asymilacyjnymi są chlorofile a i b. Występuje również chlorofil c, karotenoidy, barwniki niebieskozielone z grupy fikobilin oraz brunatne fukoksantyny. Wiele jednokomórkowych wiciowców i pełzaków ma zdolność dwojakiego odżywiania się; fotosyntetyzują, lecz mogą również odżywiać się heterotroficznie. Można przypuszczać, że zachowały one zdolność do cudzożywnego sposobu odżywiania się jako uzupełnienie niedoskonałej jeszcze samożywności.
W wyniku fotosyntezy powstają związki organiczne, które służą do budowy komórek glonów. Nadmiar tych substancji gromadzony jest w postaci materiałów zapasowych, np. ziaren skrobi, tłuszczu, paramylonu lub chryzolaminaryny.
Jak się rozmnażają?
Glony rozmnażają się płciowo i bezpłciowo.
Rozmnażanie bezpłciowe prowadzi do odtworzenia w potomstwie genotypu rodzicielskiego i może odbywać się przez fragmentację plechy, podział komórek lub przez wytwarzanie zarodników - komórek służących tylko i wyłącznie do rozmnażania.
Zarodniki mogą być nagie, ruchliwe, opatrzone wiciami - noszą wtedy nazwę zoospor lub pływek, bądź też mogą być nieruchome, otoczone ścianą komórkową. Komórka, w której w wyniku podziałów mitotycznych powstają zarodniki, nosi nazwę zarodni (sporangium). Może się w niej utworzyć od jednego do kilkuset zarodników.
Rozmnażanie płciowe glonów prowadzi do powstania nowego, różniącego się genotypem od rodziców, organizmu. Komórki służące do rozmnażania płciowego noszą nazwę gamet i są produkowane w specjalnych komórkach - gametangiach.
Płciowo glony mogą rozmnażać się trzema sposobami przez wytworzenie:
opatrzonych wiciami identycznych z wyglądu gamet, zdeterminowanych płciowo na męskie i żeńskie - taki typ rozmnażania nazywamy izogamią;
ruchliwych, lecz różniących się wielkością gamet; większa pełni funkcję żeńskiej gamety, a mniejsza męskiej - taki typ rozmnażania to anizogamia;
nieruchliwej komórki żeńskiej zwanej komórką jajową i umownej komórki męskiej zwanej plemnikiem - taki typ rozmnażania nazywamy oogamią.
Gametangia, w których powstają komórki jajowe, to lęgnie (oogonia), plemnie (anteridia) zaś to komórki wytwarzające plemniki.
W każdym z omówionych przypadków gameta żeńska po połączeniu z męską tworzy zygotę, która daje początek nowemu organizmowi. U wielu gatunków glonów w cyklu życiowym występuje przemiana pokoleń.
Jaką rolę pełnią w przyrodzie?
Większość glonów to drobne, nie przekraczające kilkudziesięciu mikrometrów organizmy, a jednak rola, jaką odgrywają w wodach kuli ziemskiej, jest porównywalna do tej, jaką pełnią rośliny naczyniowe na lądzie. Glony są praktycznie jedynymi producentami materii organicznej w wodach, które stanowią 70% powierzchni naszego globu. W związku z ogromnym zużyciem dwutlenku węgla i produkcją tlenu glony mają decydujący wpływ na klimat Ziemi. Szacuje się, że gdyby nagle przestały istnieć miliony mikroskopijnych zielonych komórek unoszących się w wodzie (w l cm3 wody morskiej można znaleźć kilkadziesiąt milionów komórek glonów planktonowych), to w ciągu 25 lat podwoiłaby się ilość dwutlenku węgla w atmosferze Ziemi i nastąpiłby znaczny wzrost temperatury powietrza. Ocieplenie klimatu spowodowałoby trudną do przewidzenia zmianę szaty roślinnej Ziemi, a co za tym idzie - uzależnionej od niej fauny.
Glony (wraz z sinicami) dwukrotnie przyczyniły do powstania kryzysów ekologicznych na naszej planecie. Po raz pierwszy było to w zaraniu dziejów życia na Ziemi, gdy powstały pierwsze fotosyntetyzujące organizmy i rozpoczęły błyskawiczne rozmnażanie się. Spowodowały zmianę atmosfery beztlenowej na tlenową, zbliżoną składem do dzisiejszej. Była to zmiana zabójcza dla większości organizmów żyjących w owych czasach na Ziemi. Wymarły praktycznie wszystkie beztlenowce; do dziś przetrwały jedynie nieliczne w bardzo specyficznych środowiskach. Po raz drugi, na przełomie kredy i trzeciorzędu (około 100 min lat temu), glony tylko pośrednio przyczyniły się do katastrofy ekologicznej na Ziemi. W okresie tym intensywna działalność wulkanów lub być może upadek ogromnego meteorytu na naszą planetę spowodowały zmianę składu chemicznego wód morskich i wymarcie prawie wszystkich żyjących wtedy organizmów planktonowych. Komórki tych glonów otaczał rodzaj delikatnego pancerzyka zbudowanego z łuseczek inkrustowanych węglanem wapnia. Pancerzyk ten nosił nazwę kokolitu. Miliardy takich pancerzyków (kokolitów) utworzyły złoża skał osadowych, m.in. kredy piszącej. W krótkim czasie wszystkie morza stały się martwe, a poziom dwutlenku węgla w powietrzu wzrósł gwałtownie. Spowodowało to dalsze wymieranie organizmów morskich i lądowych, które do swego życia potrzebowały tlenu. Trzeba było około pół miliona lat, by życie powróciło do normalnego stanu! Procesy regeneracyjne przebiegają bardzo powoli, o czym warto pamiętać.
Czy istniał wspólny przodek glonów i jak wyglądał?
Systematycy podzielili wszystkie poznane do dziś glony na kilka odrębnych grup - działów. Różnice między nimi są zasadnicze; dotyczą zestawu barwników, rodzaju materiałów zapasowych, typów związków chemicznych budujących ściany komórkowe oraz budowy organelli komórkowych. Należy więc uznać poszczególne działy za niezależne linie rozwojowe. Linie te miały najprawdopodobniej wspólnego przodka lub przodków, lecz do dziś nie zachowały się ich żadne ślady. Możemy jedynie przypuszczać, jacy byli praprzodkowie żyjących dziś glonów. Należy przypomnieć, że powszechnie już przyjęto teorię, według której na Ziemi pojawiły się najpierw organizmy cudzożywne, a dopiero znacznie później samożywne, których powstanie wymagało niezwykle skomplikowanych układów enzymatycznych. Eukariotyczne samożywne organizmy powstały dopiero wtedy, gdy przodkowie dzisiejszych sinic bądź prochlorofitów zamieszkali w cudzożywnych komórkach organizmów jądrowych, przekształcając się w ich chloroplasty (proces ten nazywamy endosymbiozą). Te nowo powstałe autotrofy mogły być wiciowcami bądź pełzakami.
Obydwie te formy, mimo że fotosyntetyzują, zachowały zdolność do odżywiania się heterotroficznego (typowego dla organizmów cudzożywnych). Potrzebują one także do swego normalnego rozwoju specyficznych substancji (np. witamin), których same nie potrafią syntetyzować. Świadczy to o niedoskonałości ich samożywnego sposobu odżywiania się, który najprawdopodobniej jest dla nich nowym 'nabytkiem'. Obydwie te formy są więc dość zbliżone do hipotetycznych przodków glonów. Pełzaki jednak mają znacznie prostszą budowę w porównaniu z wyspecjalizowanymi komórkami wiciowców (bardzo skomplikowana i prawdopodobnie zaawansowana ewolucyjnie jest np. budowa aparatu wiciowego). Ameby więc, ze względu na najprostszą budowę wśród organizmów eukariotycznych i częściowe zachowanie cudzożywnego sposobu odżywiania się, najprawdopodobniej dały początek tej ogromnej różnorodności istniejących dziś glonów.
Okazuje się, że żyją do dziś glony o nazwie glaukofity (Glaucophyta), które najbardziej są podobne do praprzodków wszystkich glonów. W ich komórkach znajdują się dziwne chloroplasty.
Mają one barwę i budowę bardzo zbliżoną do komórek sinic (rys. VII.9.). Nie są to jednak typowe symbiotyczne komórki, ponieważ mają znacznie uproszczoną budowę nukleoidu, który zawiera jedynie 10% informacji genetycznej obecnej w komórkach wolno żyjących sinic. Obecność takich tworów w komórkach glaukofitów potwierdza słuszność teorii, według której chloroplasty to prokariotyczne symbionty.
Glony w porządku systematycznym:
Królestwo: Protista
Dział: Glaukofity (Glaucophyta)
Dział: Tobołki (Pyrrophyta)
Dział: Eugleniny lub Klejnotki (Euglenophyta)
Dział: Chryzofity (Chrysophyta)
Klasa: Złotowiciowce (Chrysophyceae)
Klasa: Okrzemki (Bacillariophyceae)
Dział: Brunatnice (Phaeophyta)
Dział: Krasnorosty (Rhodophyta)
Dział: Zielenice (Chlorophyta)
Klasa: Prazynofity (Prasinophyceae)
Klasa: Zielenice właściwe (Chlorophyceae)
Klasa: Watkowe (Ulvophyceae)
Klasa: Ramienicowe (Charophyceae)
Rząd: Sprzężnice (Zygnematales)
Rząd: Tarczowłosowce (Coleochaetales)
Rząd: Ramienice właściwe (Charales).
|
CO WARTO ZAPAMIĘTAĆ |
Najprawdopodobniej przodkiem wszystkich glonów był eukariotyczny jednokomórkowy, ameboidalny, pierwotnie cudzożywny organizm, który w wyniku endosymbiozy uzyskał chloroplasty. Symbionty te były organizmami prokariotycznymi. Glony to grupa organizmów eukariotycznych, które nie stanowią żadnej jednostki systematycznej, są plechowe, żyją w wodzie lub w środowisku wilgotnym i rozmnażają się za pomocą zarodników. Glony jednokomórkowe mogą występować w różnych postaciach: pełzaków (ameb), wiciowców lub komórek kokalnych. Glony tworzą zespoły komórek zwanych koloniami. Cenobia to kolonie o stałej dla gatunku liczbie komórek. Plecha to wielokomórkowe ciało glonów. Może osiągać nawet kilkanaście metrów długości (niektóre morskie brunatnice) i jest zbudowane z prymitywnych tkanek. Glony rozmnażają się bezpłciowo za pomocą nieruchomych zarodników lub pływek, przez podział komórek wegetatywnych bądź przez fragmentację plechy. Glony rozmnażają się płciowo przez izogamię, anizogamię oraz oogamię. Wiele glonów w cyklu życiowym przechodzi przemianę pokoleń (występowanie na zmianę pokolenia rozmnażającego się za pomocą zarodników oraz pokolenia rozmnażającego się płciowo). Glony żyją w wodach słodkich, w morzach, w glebie lub w powietrzu. Są praktycznie jedynymi producentami materii organicznej w wodach. |
