Биологическое значение водорослей в природе. Значение водорослей в природе. Какое значение для природы имеют бурые, зеленые и красные водоросли. Использование в промышленности
Мир водорослей настолько разнообразен, что невозможно найти место на нашей планете, где бы не встречались эти растения. Водоросли обитают везде: в океанах, морях, реках, озерах, на почве, скалах, деревьях. Даже в снегу и горячих источниках можно встретить эти удивительные растения.
Предлагаем вашему вниманию серию статей об экологических особенностях водорослей.
Роль водорослей в природе колоссальна. Они являются первопищей для многих организмов, в первую очередь ракообразных с фильтрационным типом питания. Рачков в свою очередь поедают рыбы. На долю водорослей приходится, по сведениям разных авторов, от 30 до 50% выделяемого растениями кислорода.
Водоросли, так же как и наземные растения, помогают нам решать проблему избыточного количества углекислого газа в атмосфере. Порой они развиваются в таких больших количествах, что окрашивают воду в различные цвета.
В третьих, водоросли очень красивые существа. К примеру, диатомовые водоросли (на микрофотографии морские центрические диатомеи) являются обширной группой одноклеточных морских и пресноводных водорослей. Обратите внимание на радиальную симметрию, которая взята за основу в систематике этой группы водорослей. Они являются пищей для криля, которым в свою очередь питаются рыбы, киты, птицы и другие морские существа.
Способность водорослей адаптироваться к разнообразным условиям уникальна. Они живут в дождевой воде с минимальным количеством солей, в соленых и сверхсоленых водоемах, на высокогорных льдах и поверхности раскаленных скал. Водоросли обнаруживаются даже в верхних слоях почвы, куда едва проникает солнечный свет. Они первыми заселяют безжизненный субстрат скал и почв, создавая условия для дальнейшего развития плодородия почв.
Водоросли, как и все растения, на свету синтезируют органические вещества. И в то же время многие их них способны жить за счет гетеротрофного питания, т.е. потреблять уже готовые органические вещества.
Благодаря широкому распространению, водоросли играют важную роль в круговороте веществ в природе. Водоросли водоемов являются основной пищей планктонных, бентосных (донных) организмов, некоторых видов рыб.
Многие виды водорослей (особенно красные и бурые) с давних пор используются человеком в пищу. Из водорослей получают агар-агар, альгинат натрия, некоторые кислоты, используемые во многих отраслях промышленности. Выброшенные на берег водоросли с давних пор используются в виде кормовых добавок в пищу сельскохозяйственным животным и птице, а после перегнивания - в качестве удобрения для растений.
Развитие промышленности требует новых источников органических и неорганических веществ. Возрастающие потребности способствуют интенсивному культивированию в морях многих видов водорослей. Человеком получены различные штаммы микроскопических водорослей, богатых белками, жирами, углеводами. Некоторые виды водорослей используются в качестве пищевых добавок для человека, в качестве корма животным и птицам. Водоросли используются для получения из них метана.
Водоросли, как и указывает название, - это растения, обитающие в воде. В ботанике термин «водоросли» применяют в более узком смысле, применительно к низшим, лишенным расчленения на стебель и листья, фотосинтезирующим растениям. Это связано с тем, что в воде обитают и высшие водные растения.
Однако значительная часть водорослей встречается и на суше: на поверхности и приповерхностном слое почвы, на скалах, стволах деревьев, постройках и даже … в волосах белых медведей, живущих в зоопарках или волосах ленивцев, обитающих во влажных лесах Южной Америки. Однако жизнь этих растений как бы то ни было связана с водой.
Эти водоросли легко переносят высыхание, промерзание и очень быстро оживают при малейшем увлажнении. Стоит появиться достаточному количеству влаги, как поверхность предметов покрывается зеленым или красным (в зависимости от видового состава) налетом.
Некоторые водоросли обитают в качестве симбионтов внутри организма некоторых животных (простейших, кораллов, червей, моллюсков и других). Есть виды водорослей встречающихся во льдах (на нижней или верхней поверхности) и горячих источниках. Так что термин «водоросли» представляет собой скорее экологическое понятие, означая жизненную форму растительных организмов, объединенных в одну группу образом жизни.
Цветов и семян у водорослей нет. Тело водорослей - слоевище или таллом (от греч. «таллос» - молодая ветка, побег) - по своему строению значительно проще, чем у мхов, папоротников и других наземных растений, часто отсутствует дифференциация клеток на ткани. Споры - органы размножения водорослей, как правило, лишены твердой оболочки. Клеточная стенка водорослей состоит из целлюлозы, пектиновых веществ, кремнийорганических соединений (у диатомовых водорослей), альгина и фуцина (бурые водоросли). В качестве запасных веществ представлены крахмал, гликоген, полисахариды, липиды.
На основании различий в строении клетки (ядерного аппарата, набора пигментов, клеточной оболочки, запасных веществ и других) различают прокариотические и эукариотические водоросли.
У прокариотов (от лат. «про» - перед, раньше, вместо и греч. «карион» - ядро) клетки не имеют ограниченного мембраной ядра. К ним относятся все бактерии и синезеленые водоросли (или же Cyanobacteria - цианобактерии). У эукариотов (от греч. «эу» - хорошо, полностью и «карион» - ядро) клетки содержат оформленное ядро. К эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие.
Водоросли объединены в отделы, названия которых в основном совпадают с характером их окраски, а у некоторых - и с особенностями строения.
Прокариотические водоросли (Procaryota):
1. Синезеленые водоросли (Cyanophyta);
2. Прокариотические (первичные) зеленые водоросли (Prochlorophyta).
Эукариотические водоросли (Eukaryota):
1. Эвгленовые водоросли (Euglenophyta);
2. Динофитовые водоросли (Dinophyta);
3. Криптофитовые водоросли (Cryptophyta);
4. Рафидофитовые водоросли (Raphidophyta);
5. Золотистые водоросли (Chrysophyta);
6. Диатомовые водоросли (Bacillariophyta);
7. Желтозеленые водоросли (Xanthophyta);
8. Красные водоросли (Rhodophyta);
9. Бурые водоросли (Phaeophyta);
10. Зеленые водоросли (Chlorophyta);
11. Харовые водоросли (Charophyta).
Необходимо отметить, что систематика водорослей полностью не устоялась, поэтому некоторые исследователи используют иную систематику, немного отличающуюся от приведенной выше.
Несмотря на то, что история изучения водорослей насчитывает несколько столетий, среди специалистов все еще нет единого мнения относительно положения их в общей классификации. Это в первую очередь относится к синезеленым, а также ко всем тем водорослям, которые снабжены органами движения - жгутиками (почти все Euglenophyta, большая часть Dinophyta, отдельные классы Xanthophyta, Chlorophyta).
Синезеленые и прокариотические зеленые водоросли относят к прокариотам (т.е. к неядерным организмам), так как их клетки лишены оформленного ядра.
Отдел прокариотические (первичные) зеленые водоросли выделен в отдельную группу совсем недавно - в 1976 году - после описания одного рода Prochloron и одного входящего в него вида Р. didemni (Lewin.). Эта группа водорослей занимает промежуточное положение между прокариотами - бактериями и cинезелеными водорослями, с одной стороны, и эукариотами (ядерными организмами) - зелеными водорослями, с другой. С бактериями их роднит отсутствие оформленного ядра, с синезелеными - отсутствие ядра и способность к фотосинтезу, с зелеными - наличие хлорофилла «b». Разными исследователями вопрос о систематической определенности этой малочисленной группы водорослей решается по-разному, в зависимости от взятого за основу критерия.
В последнее время синезеленые водоросли Cyanophyta стали относить к бактериальным, а не к растительным организмам по ряду признаков (в ботанической литературе чаще всего используется термин «синезеленые водоросли», а в микробиологической - «цианобактерии»). У Cyanophyta, в отличие от эукариот, нет оформленного ядра, что сближает их с другими прокариотами, основу клеточных стенок составляет гликопептид муреин, половой процесс или отсутствует, или протекает по типу коньюгации, то есть слияния протопластов двух вегетативных клеток.
Жгутиковые формы имеют признаки, как растений, так и животных, что послужило поводом для объединения их всех в общую систематическую группу «жгутиковых организмов» и включения их в систему животного мира. В отличие от животных-жгутиконосцев, водоросли имеют хлорофилл и хроматофоры (от греч. «хрома» - цвет, «форео» - несу). Однако в темноте они могут утрачивать пигменты, становятся бесцветными и существуют за счет поглощения растворенных в воде органических веществ. Некоторые виды одноклеточных водорослей (из Dinophyta) способны, подобно простейшим, захватывать органические частицы.
Наука, изучающая водоросли, - альгология (от лат. «альга» - водоросли, «логос» - наука) - рассматривает вопросы систематики, морфологии, физиологии, экологии водорослей и их практическое значение. Альгология является одним из разделов ботаники, тесно связана с микробиологией и гидробиологией.
При реализации проекта использованы средства государственной поддержки, выделенные в качестве гранта в соответствии c распоряжением Президента Российской Федерации от 29.03.2013 № 115-рп») и на основании конкурса, проведенного Обществом «Знание» России.
Материал подготовлен к 90-летию кафедры гидробиологии МГУ.
А.П.Садчиков,
профессор МГУ имени М.В.Ломоносова, вице-президент Московского общества испытателей природы
Благодаря обилию и широкому распространению водоросли имеют большое значение в отдельных экосистемах и в биосферном круговороте веществ. Биогеохимическая роль водорослей связана прежде всего с круговоротом кальция и кремния. Составляя основную часть "растительности" водной среды и участвуя в фотосинтезе, они служат одним из главных источников органического вещества в водоемах. В Мировом океане водоросли ежегодно создают около 550 млрд т биомассы (около ⅟4 всех органических веществ планеты). Их урожайность оценивают здесь в 1,3-2,0 т сухого вещества на 1 га поверхности воды за год. Огромна их роль в питании обитателей вод, особенно рыб, а также в обогащении гидросферы и атмосферы Земли кислородом.
Некоторые водоросли вместе с гетеротрофными организмами осуществляют процессы естественного самоочищения сточных и загрязненных вод. Многие из них – индикаторы загрязнения и засоления местообитаний. Почвенные водоросли активно участвуют в почвообразовании.
Водоросли можно использовать непосредственно в качестве пищевых продуктов или как сырье для получения различных веществ, ценных для человека. Некоторые бурые водоросли применяют как удобрения и для кормления домашних животных. Водоросли питательны, богаты витаминами, солями йода и брома. Морскую капусту (ламинарию) рекомендуют при склерозе, нарушении деятельности щитовидной железы, как легкое слабительное.
Морские водоросли – сырье для некоторых отраслей промышленности. Наиболее важные продукты, получаемые из них – агар-агар и альгин. Агар широко применяется в пищевой, бумажной, фармацевтической, текстильной и других отраслях промышленности. Незаменим агар в микробиологических исследованиях при культивировании микроорганизмов. В России агар получают из анфельции, добываемой в Белом и дальневосточных морях. Альгин и альгинаты, извлекаемые из бурых водорослей, обладают превосходными клеящими свойствами. Их добавляют в пищевые продукты, в таблетки при изготовлении лекарственных препаратов, используют при выделке кож, при производстве бумаги и тканей. Из альгинатов делают и растворимые нити, используемые в хирургии. Возможности практического использования водорослей еще далеко не исчерпаны.
36. Значение грибов в природе и жизни человека.
Люди давно и широко используют грибы как продукт питания. Грибы богаты белками, кроме того, в них содержатся жиры, минеральные вещества, микроэлементы - железо, кальций, цинк, йод, калий, фосфор. При этом шляпки содержат больше фосфора, чем ножки.
В нашей стране насчитывается около 300 видов съедобных грибов. Однако число видов, употребляемых в пищу, обычно невелико. Большинство съедобных грибов малоизвестно, например, гриб-зонтик, некоторые виды рядовок и т.д. Лучшие съедобные грибы - белый гриб, подосиновик, подберезовик, маслята, грузди, рыжики, осенний опенок. Среди грибов есть и ядовитые, но их сравнительно немного. В первую очередь следует назвать бледную поганку и вонючий мухомор - смертельно ядовитые грибы, против которых нет надежного противоядия. В разной степени ядовиты мухомор красный, мухомор пантерный, мухомор порфировый, мухомор поганковидный, некоторые виды волоконниц и др. Некоторые ядовитые грибы трудно отличить от съедобных, поэтому никогда не надо употреблять в пищу незнакомые виды грибов.
Многие грибы, особенно микроскопические, образуют физиологически активные вещества. К ним относятся антибиотики, витамины (в том числе из группы фолиевых), органические кислоты (лимонная и др.), ряд ферментных препаратов, галлюциногены и т.п. Некоторые такого рода вещества получают в промышленных масштабах для лечения человека и животных или для других нужд народного хозяйства (пенициллин, лимонная кислота и др.). Псилоцибин и псилоцин, продуцируемые грибами из рода Psilocybe, врачи пытаются применять для лечения психических заболеваний. Препараты из чаги (стерильная форма одного из видов трутовиков) увеличивают сопротивляемость раку и используются для лечения язвенной болезни, гастритов и других желудочно-кишечных заболеваний. Вытяжки из плодовых тел некоторых видов маразмиусов (негниючников) подавляют рост туберкулезной палочки. Фермент руссулин, вырабатываемый одним из видов сыроежек, используется при производстве сыра.
Однако грибы имеют значение не только как пищевые продукты или продуценты лекарственных веществ. Они играют большую роль в круговороте веществ в природе. Обладая богатым ферментным аппаратом, грибы активно разлагают попадающие в почву остатки животных и растений, способствуя образованию плодородного слоя почвы. В этих процессах участвуют как напочвенные макромицеты, так и многие микроскопические грибы.
Большое значение в жизни древесных пород имеют грибы-микоризообразователи.
В последние годы развивалась новая отрасль микологии (науки о грибах) - учение о биоповреждениях промышленных изделий и материалов микроорганизмами, особенно грибами. Под воздействием грибов разрушается бумага и изделия из нее, приходят в негодность нефтяные масла и топливо, лаки, краски, повреждаются оптические изделия, произведения искусства и многое другое.
Особый раздел науки о грибах - учение о грибных токсинах, образуемых как микро-, так и макромицетами. Заражение пищевых продуктов некоторыми грибами (например, фузариями) приводит к их интоксикации, а употребление таких продуктов в пищу - к отравлениям.
Глава 2. Многообразие растительного мира
Роль водорослей в природе
Водоросли играют важную роль в природе и жизни человека. В Мировом океане водоросли ежегодно создают около 550 млрд тонн биомассы (около 1/4 всех органических веществ планеты). Водорослями питаются рыбы и другие водные животные. Благодаря удивительно высокой скорости воспроизводства организмы, питающиеся водорослями, просто не успевают их съесть.
Водоросли поглощают из воды углекислый газ и, как все зелёные растения, выделяют кислород, которым дышат живые организмы, обитающие в воде. Водоросли вырабатывают огромное количество кислорода, который не только растворяется в воде, но и выделяется в атмосферу. Такие осадочные породы, как диатомиты, горючие сланцы, часть известняков, возникли в результате жизнедеятельности водорослей в прошлые геологические эпохи. Почвенные водоросли активно участвуют в почвообразовании.
Роль водорослей в жизни человека
Человек широко использует водоросли в своей хозяйственной деятельности. Так, морские водоросли находят применение в химической промышленности. Из них получают йод, калийные соли, целлюлозу, спирт, уксусную кислоту и другие продукты. Водоросли используют как удобрения и как корм скоту. Из некоторых видов красных водорослей добывают студенистое вещество агар-агар , необходимое в кондитерской, хлебопекарной, бумажной и текстильной промышленности. На нём выращивают микроорганизмы для лабораторных исследований.
Во многих странах водоросли используют для приготовления разнообразных блюд. Они очень полезны, так как содержат много углеводов, витаминов, богаты йодом. Особенно часто употребляют в пищу ламинарию (морскую капусту), ульву (морской салат) и др.
Некоторые водоросли применяют в медицине при лечении ряда заболеваний. Так, из красных водорослей получают противовирусные препараты, а из бурых - препараты, способствующие выведению радионуклидов.
Хламидомонаду, хлореллу и другие одноклеточные зелёные водоросли применяют при биологической очистке сточных вод.
Водоросли - планктонные и бентосные, наземные и почвенные - играют большое значение в природе и жизни человека. Вместе с другими водными растениями они вырабатывают около 80% всей массы органических веществ, образующихся на Земле. Среди них наиболее продуктивны планктонные благодаря своей способности быстро размножаться.
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.
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.
Водоросли играют огромную роль в природе. Они являются основными производителями органической пищи и кислорода в водных экосистемах Земли, и, кроме того, играют большую роль в общем балансе кислорода на планете. В наземных местообитаниях почвенным водорослям наряду с другими микроорганизмами принадлежит роль пионеров растительности. Водоросли учувствуют в процессах формирования примитивных почв на субстратах, лишенных почвенного покрова, а также в процессах восстановления почв, нарушенных сильными загрязнениями. Водоросли принимают участие в строительстве коралловых рифов - наиболее грандиозных геологических образований, созданных живыми организмами. Геохимическая роль водорослей, прежде всего, связана с круговоротом в природе кальция и кремния.
Велика историческая роль водорослей. Возникновение кислородосодержащей атмосферы, выход живых существ на сушу и развитие аэробных форм жизни, доминирующих ныне на нашей планете - все это результаты деятельности древнейших фотосинтезирующих организмов - синезеленых водорослей. Массовое развитие водорослей в прошлые геологические эпохи привело к образованию мощных толщ горных пород. От водорослей произошли растения, заселившие сушу.
Трудно переоценить значение водорослей и для жизни человека. Водорослям отводят важную роль в решении ряда глобальных проблем, волнующих все человечество, в том числе продовольственной, энергетической, охраны окружающей среды, освоения недр Земли и богатств Мирового океана, изыскания новых источников промышленного сырья, строительных материалов, фармацевтических препаратов, биологически активных веществ и новых объектов биотехнологии. Водоросли являются древнейшими низшими фотосинтезирующими организмами, живущими преимущественно в водной среде. Многие из них вторично приспособились к жизни в почве и некоторых наземных местообитаниях. По данным ученых, в мире насчитывается до 40 тыс. видов водорослей. Роль водорослей в природе и хозяйственной деятельности человека чрезвычайно велика.
Водоросли - это основные образователи органического вещества в водоемах. Донные водоросли в Баренцевом море у Мурманского побережья дают до 15 кг сырой массы на метр. В некоторых районах Антарктиды биомасса водорослей составляет в среднем 70 т/га, у Калифорнийского побережья - 100 т/га. Годовая продукция донных водорослей в Баренцевом море составляет до 231 т органического вещества в сырой массе на гектар, а фитопланктона - до 30-50 т/га. По расчетам ученых вклад водорослей в общую продукцию органического углерода на планете составляет около 80 %.
Как мощный и неиссякаемый источник органического вещества водоросли, особенно планктонные формы, являются постоянной кормовой базой и первоначальным звеном в пищевых цепях для многих беспозвоночных животных и рыб. Заросли водорослей служат пристанищем и укрытием для многочисленных видов животных, местом нереста рыб.
В водной среде водоросли - почти единственный продуцент свободного кислорода, необходимого для дыхания разнообразных водных организмов и для жизнедеятельности аэробных бактерий, грибов и других организмов - активных агентов самоочищения загрязненных естественных вод. Вместе с тем водоросли участвуют в утилизации органических соединений, солей тяжелых металлов, радионуклидов.
Однако при массовом развитии водоросли могут быть причиной вторичного биологического загрязнения и интоксикации природных вод. В последние десятилетия в различных водоемах участились случаи "цветения" воды, возникающие вследствие массового развития одного или нескольких наиболее приспособленных к данным условиям видов водорослей. Прижизненные выделения водорослей и ядовитые вещества, которые образуются при их распаде, губительно действуют на животные организмы.
Водоросли играют большую роль в общем балансе кислорода на нашей планете. В наземных местообитаниях совместно с другими микроорганизмами они являются пионерами растительности. При отсутствии органического вещества поверхность скальных пород, вулканического пепла, промышленных отвалов и других субстратов заселяется прежде всего микроорганизмами одноклеточных водорослей и сопутствующих им бактерий. В результате происходит первичное накопление органических веществ.
Водоросли, которые живут на почве и в почве, повышают ее плодородие. Особенно это касается азотфиксирующих синезеленых водорослей, или цианобактерий.
Водоросли нередко вступают в симбиоз с грибами, образуя единый организм - лишайник. Особенно велика роль лишайников в растительном покрове тундровых, лесотундровых и лесных экосистем.
Проблема продовольствия, обеспечение растущего населения планеты полноценным питанием стали важным экономическим и политическим фактором в современном мире. В связи с этим растет интерес к новым, нетрадиционным источникам белка, жиров, углеводов, витаминов, ферментов и к другим физиологически активным веществам. Водоросли в этом плане являются весьма перспективными организмами. Они содержат большой процент белка (до 70 % сухой массы), включающего все аминокислоты, необходимые для нормального питания человека.
Выход белка на единицу площади за единицу времени при выращивании водорослей на один-три порядка превышает таковой по сравнению с другими традиционными источниками (бобовыми, злаками, крупным рогатым скотом и др.). Водоросли - богатейший источник витаминов, микроэлементов и других физиологически активных веществ. Содержание витаминов в 100 г хлореллы превышает суточную потребность в них человека. Поэтому рекомендуется вводить водоросли в рацион больных сердечно-сосудистыми и желудочными заболеваниями.
Морские водоросли используются человеком в пищу с 850 г. до н. э. В настоящее время как продукт питания они употребляется главным образом населением Востока и островов Тихого океана. Известно около 170 видов съедобных макроскопических водорослей, из них 81 вид красных, 54 - бурых, 25 - зеленых, 8 - синезеленых.
Наибольшей известностью у нас пользуется так называемая морская капуста. Это главным образом водоросль ламинария и близкие к ней (например, алария и ундария). Широко известна и высоко ценится красная водоросль порфира, которая используется в пищу под названием красный морской салат. Такое же применение имеет зеленая морская водоросль ульва, которую часто употребляют в сыром виде в качестве салата.
В последние 50 лет значительное развитие получила аквакультура водорослей. В довольно больших количествах выращиваются виды родов ламинария, порфира, макроцистис, ундария, спирулина и др. В Японии, например, из 10 млн т морских продуктов, получаемых ежегодно, 1 млн т поступает за счет аквакультуры. В пищевом рационе японцев водоросли составляют почти 20 %.
В пищу человек использует микроскопическую водоросль - хлореллу, а также несколько видов синезеленых водорослей. Широко культивируется синезеленая водоросль спирулина, содержащая более 60 % белка. Энергетическая ценность пищи из водорослей невысока, но не это определяет их пищевое значение. В первую очередь оно обусловливается наличием в них разнообразных биологически активных веществ, таких как свободные аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты и др. Водоросли, например, содержат моно- и дийодтирозин, успешно применяемые при лечении заболеваний щитовидной железы, и полиненасыщенные жирные кислоты, антиоксидантная активность которых превосходит соответствующую активность витамина Е. Хотя часть полисахаридов водорослей не расщепляется ферментами пищеварительного тракта, они способствуют выведению из организма токсических продуктов метаболизма, а также поступающих в организм извне солей тяжелых металлов и радионуклидов. При этом низкомолекулярные полисахариды, поступающие в кровь, способны сорбировать и выводить из организма депонированные стронций и кадмий.
В водорослях в достаточно больших количествах содержатся практически все необходимые для нормального развития организма минеральные элементы. При этом особую ценность минерального состава водорослей для организма человека и животных определяет то, что содержание натрия у них значительно превышает содержание кальция. Как известно, соотношение между этими элементами в организме влияет на растворимость солей кальция. При остаточном содержании натрия не происходит накопления кальция и, как следствие этого, не протекают процессы склеротизации кровеносных сосудов и образования камней в почках и печени. Высокое содержание в водорослях калия обеспечивает его потребность для осуществления многих важнейших физиологических функций организма. Хлор стимулирует деятельность лимфы во всем теле и способствует очищению печени и почек. Совместное воздействие серы и хлора приводит к очищению слизистой оболочки желудка и кишечника.
Богатый минеральный состав и высокое содержание витаминов и других биологически активных веществ обусловливает то, что потребление водорослей наилучшим образом обеспечивает организм строительным материалом для образования в органах кроветворения кровяных клеток, особенно красных кровяных телец. Вместе с тем следует учитывать, что бурые водоросли содержат очень высокое количество хлора, калия, серы, магния и йода; при неумеренном употреблении водоросли могут оказать неблагоприятное воздействие на организм человека, например может возникнуть гипериодизм.
В качестве пищевого продукта водоросли используются как в свежем, так и в консервированном виде, а также при изготовлении хлебобулочных и кондитерских изделий.
Достаточно широко водоросли используются в качестве корма и кормовых добавок в рационе животных. В Европе и Северной Америке крупный рогатый скот, овцы и лошади часто пасутся на литорали. Применение водорослей в животноводстве повышает устойчивость животных к различным заболеваниям, ускоряет их рост и размножение, повышает качество товарной продукции.
Данные физиолого-биохимических исследований свидетельствуют о том, что наиболее перспективным первичным утилизатором солнечной энергии являются микроводоросли. Так, у некоторых зеленых водорослей КПД фотосинтеза составляет 21 %, т. е. более чем в 200 раз превышает среднее значение КПД фотосинтеза на земном шаре.
В закрытых полностью автоматизированных опытных установках космического назначения при искусственном освещении продуктивность хлореллы составляет 100-140 г сухого вещества на 1 м в сутки. Это соответствует 1000-1400 кг/га в сутки или 360-500 т сухой биомассы на 1 га в год.
Энергию, получаемую за счет фотосинтеза водорослей с последующей наиболее рентабельной ее конверсией в газ, считают конкурентоспособной в глобальных масштабах с ядерной энергией. Уже созданы установки для получения метана из водорослей, выращенных на сточных водах. Продуктивность их составляет до 80 т/га сухой биомассы в год, которая может дать 74 тыс. кВт часов электроэнергии.
Разработанная биотехнология получения биогаза из биомассы водорослей, выращенных на сточных водах, позволяет одновременно решать вопросы очистки стоков, охраны окружающей среды от загрязнения, получения дополнительных источников энергии и удобрений, позволяющих экономить природные ресурсы.
Использование водорослей в качестве источника промышленного сырья имеет сравнительно длительную историю. В начале XIX в. из морских водорослей начали получать йод, несколько позже - бром, натрий, калий и другие элементы. Наибольшую ценность из органических веществ, извлекаемых из морских водорослей, представляют фикоколлоиды (агар, агароид, агароза, каррагенин, нори, агаропектин), альгиновая кислота и ее соли - альгинаты.
Фикоколлоиды, содержащиеся в красных водорослях (филлофора, анфельция, грацилярия, гелидиум и др.), широко используются в пищевой, кондитерской, фармацевтической, химической, микробиологической, текстильной, бумажной, косметической и других отраслях промышленности. Агар в больших количествах потребляется для научных целей, санитарно-эпидемиологической службы, техники.
Альгинаты и альгиновая кислота, продуцентами которых являются бурые водоросли, применяются в химической промышленности для стабилизации растворов и суспензий, а также при изготовлении консервов, фруктовых соков, хлебобулочных и кондитерских изделий, при производстве клея, лаков, красок, пластмасс, синтетических волокон, строительных материалов, в полиграфии, в текстильной и фармацевтической промышленности (при изготовлении лечебных мазей, паст и др.).
Маннит, получаемый из бурых водорослей, используется в фармакологии (лекарства для диабетиков), при изготовлении синтетических смол, красок, бумаги, взрывчатых веществ, при выделке кож. Из морских водорослей получают дорогостоящие дефицитные медицинские препараты для лечения лучевой болезни, для обработки незаживающих ран, заменители крови и др.
Обильное развитие водорослей в прошедшие геологические эпохи привело к формированию мощных горных пород. За многие тысячелетия водоросли образовали известняки толщиной до 1100 м, простирающиеся нередко на несколько километров. Всем известный писчий мел на 95 % состоит из остатков известкового панциря золотистых водорослей кокколитофорид.
Из массового скопления панцирей диатомовых водорослей образовались диатомиты, мощность которых достигает нескольких сотен метров. Диатомиты являются источником около 150 разнообразнейших продуктов, в том числе хрусталя, жидкого стекла, шлифовальных материалов, сорбентов, оптического кварца и стекловолокна, необходимых для развития электроники, энергетики и других отраслей народного хозяйства. Диатомиты используются при изготовлении динамита и бездымного пороха, в различных отраслях легкой, химической и металлургической промышленности. Диатомит - легкий, дешевый, огнеупорный материал, с высокими звуко- и теплоизоляционными свойствами.
Горючие сланцы, некоторые угли, возможно и нефть тоже имеют водорослевое происхождение.
Водоросли - исходный материал, из которого образовались в сравнительно неглубоких водоемах органические илы - сапропели, являющиеся источником получения кокса, смолы, бензина, керосина, парафина, горючих газов, органических кислот, спиртов, смазочных масел, аммиака, пластмасс, изоляционных лаков, красок, бумаги, фармацевтических препаратов и др. В больших количествах сапропели используются как топливо, как высококачественное органическое удобрение и на корм скоту.
Из водорослей континентальных водоемов образованы лечебные грязи, применяемые при лечении ревматизма, подагры, некоторых расстройств нервной системы и других заболеваний. Известно, что еще в I тыс. до н. э. восточная медицина использовала их при лечении ряда заболеваний. В настоящее время обнаружено, что морские водоросли содержат самые разнообразные по своей химической природе вещества, положительно влияющее на работу сердца, желудка, кишечника, эндокринных желез, нервной и иммунной систем, а также что они обладают противосклеротическим действием, улучшают процессы кроветворения, являются антиоксидантами и задерживают процессы старения организма.
Наряду с созидательной деятельностью водоросли принимают участие в процессах «выветривания», разрушения горных пород. К экологической группе так называемых сверлящих принадлежат синезеленые, зеленые и красные водоросли. Разрушая минеральный субстрат, водоросли получают из него необходимые минеральные соли.
Учитывая все возрастающий интерес к водорослям со стороны ученых и практиков, уже в недалеком будущем можно ожидать открытия у них новых уникальных органических соединений с полезными для человека свойствами, выявления новых аспектов их использования в различных отраслях народного хозяйства и медицины.
