12348 (Источник жизни)

Источник жизни

Камнев А. Н.

«Овладей морем – и ты станешь властилином суши"

Английская пословица

Жизнь людей издавна была связана с морем. В древнейших поселениях первобытного человека археологи находят кости рыб, раковины, другие останки морских обитателей. И, тем не менее, знания человечества о море ничтожны по сравнению со знаниями о суше. А «о морском дне, - по словам известного исследователя Ф.Шепарда, - мы знаем меньше, чем о видимой поверхности Луны». Данное утверждение в полной мере относится к одному из основных ис-точников жизни не только в водной среде, но и на Земле – водорослям.

Вот мы и решили попытаться поднять незаслуженно низкий «рейтинг» водорослей в глазах хотя бы наших читателей. Ведь каждый из нас сталкивался в своей жизни с водорослями (с тиной в прудах или с «позеленением» почвы, воды, коры деревьев), но что мы, в принципе, знаем о них? И не только обычные люди, но даже специалисты, «работающие с морем». Один наш старинный знакомый, географ, водолаз, рассказал историю, произошедшую с ним совсем недавно. Он сопровождал группу японских туристов в поездке по островам Дальнего Востока. Стоило японцам спуститься с катера, как они тут же, стоя по колено в воде, начинали вылавливать из моря и съедать все, что считали съедобным. Один из них, вытащив из воды какое-то растение, долго и возбужденно объяснял что-то на своем языке нашему знакомому, размахивая перед его носом этой самой веточкой, и затем «с чувством глубокого удовлетворения» съел ее. Когда наш географ обратился за помощью к переводчику, то оказалось, что радостный японец пытался объяснить всю ценность своей находки – эта водоросль стоила столько, сколько вся его поездка по островам! Попытка выяснить название водоросли не увенчалась успехом: японец знал только ее «народное» название, а рассмотреть растение повнимательнее у нашего знакомого не было возможности – ведь оно было съедено! А если бы он знал о водорослях больше…

Итак, самые древние представители растительного царства, существовавшие на Земле уже 3,5 млрд лет тому назад, – водоросли. Первыми были синезеленые – та самая нелюбимая нами тина. Затем, спустя 2-2,5 млрд лет, появились зеленые, бурые и красные водоросли – основа для возникновения удивительной и разнообразной жизни прибрежных зон морей и океанов. Водоросли – значит «растущие в воде». Но на самом деле они живут и в воздухе, и в почве, и на ее поверхности, на скалах, стволах деревьев, в перенасыщенных солями водоемах, в снегах и льдах Антарктиды и Арктики, в горячих источниках при температуре, близкой к кипению, в высоких слоях атмосферы и даже в пустынях.

Водоросли, способные существовать в таком широком диапазоне условий, удивительно разнообразны и по своим размерам – от одноклеточных (микроводорослей, или микрофитов), не видимых невооруженным глазом, до многоклеточных многометровых гигантов (макроводорослей, или макрофитов). Ярким примером последних является макроцистис, достигающий 60 м в длину (а некоторые называют даже цифру и более100 м!) и весящий до 300 кг. Такие огромные формы в XIX веке называли «мореросли», т.к. они обитали только в море. Именно о них мы и хотим рассказать, так как охватить сразу весь огромный мир водорослей, который насчитывает более 150 000 видов (а некоторые специалисты говорят о 200 000 видов), невозможно. Герои же нашего рассказа – «мореросли», или морские макрофиты – не так многочисленны, их всего лишь около 17 000 видов.

Итак, морские макроводоросли. Они, несмотря на свои внушительные размеры, являются низшими споровыми растениям. «Низшие» означает, что даже при довольно сложной внешней расчлененности тела макрофиты не имеют настоящих стеблей, листьев и корней, типичных для высших растений. Но, как и высшие растения, имеют хлорофилл и в процессе фотосинтеза ассимилируют углекислый газ, создают органические вещества и выделяют кислород. Именно эта способность – выделять кислород (и синтезировать органику), без которого невозможна жизнь на Земле, – и позволила водорослям получить почетное звание «источник жизни». Ведь миллиарды лет назад они были единственными способными на это организмами.

Макроводоросли встречаются во всех морях и океанах, от зоны прилива-отлива до глубин 150-180 м, а иногда и более 300 м. Наиболее разнообразны «мореросли» в тропических водах, к северу и к югу от экватора количество их видов уменьшается: например, в районе Малайского архипелага известно 860 видов водорослей, в Средиземном море – около 550, в Баренцевом – только 192, а в Карском – всего 65. Зато эти немногочисленные виды размножаются и развиваются невероятно активно. Во многих морях умеренных широт они образуют целые подводные джунгли, простирающиеся на сотни километров. Только если на суше джунгли находятся в экваториальном поясе, то в морях они встречаются в субарктическом, субантарктическом и умеренных поясах. Сходство зарослей водорослей с лесом увеличивается за счет многочисленных эпифитов – мелких растительных организмов, поселяющихся на более крупных водорослях. Обычно эпифиты и другие мелкие водоросли располагаются ярусами: более светолюбивые растут на верхних частях слоевища «хозяина», теневыносливые – под крупными растениями и на нижних ветвях.

Форма макроводорослей разнообразна: нитевидная, шнуровидная, дисковидная (толщиной в один слой клеток), пластинчатая (из нескольких клеточных слоев), пузыревидная, лентовидная, кустообразная, перистая, корковидная, в виде листа с жилками и т.д. Встречаются среди морских макрофитов представители с неклеточным строением – их слоевище не имеет клеточных перегородок и представляет собой одну огромную клетку с большим количеством ядер. Внешне такие «одноклеточные» водоросли очень разнообразны и порой отличаются сложным расчленением, имитирующим стебли, листья и корни. В большинстве же своем морские макро-водоросли имеют многоклеточный расчлененное тело – таллом, прикрепляющийся ко дну с помощью ризоидов или базальных пластинок, которые имеют форму лепешек и лишь у харовых водорослей внешне напоминают корни наземных растений.

У водорослей, как у любого живого организма, в ответ на специфические условия среды обитания вырабатываются адаптационные механизмы и структуры. Макрофиты, обитающие на береговых скалах, обзавелись ризоидами со множеством шипов, с помощью которых растение так прочно прикрепляется к скалам, что далеко не каждый сильный мужчина сможет оторвать его от камня. У многих крупных водорослей есть воздушные пузыри, которые поддерживают их талломы в вертикальном положения, за счет этого растения получают большее количество солнечного света. Например, слоевище макроцистиса поддерживается в вертикальном положе-нии с помощью тысяч таких небольших (не более 2 см диаметром ) пузырей. А вот у пелагофикуса есть только один пузырь, но размеров необъятных - его емкость достигает 2,6 литра. Приспособились к непростым условиям обитания и водоросли, растущие в зоне отливов: у большинства из них выработался механизм выделения на поверхности таллома специальных слизей, которые во время отлива удерживают влагу в теле макрофита. А бурые фукусовые водоросли зоны приливов-отливов, находящиеся большее время суток на воздухе, выживают в условиях недостатка влаги благодаря своим «стеблям», кончики которых загнуты в виде желобка. Когда наступает отлив, каждый желобок остается наполненным водой и помогает всему растению выжить даже при длительных иссушающих ветрах.

Цвет водорослей далеко не всегда зеленый, как у наземных растений: они бывают розовыми, ярко-красными, вишневыми, бордовыми, лиловыми, желтыми, голубовато-зелеными, оливково-зелеными, бурыми и даже черными. В целом по окраске выделяют 3 большие группы макрофитов: зеленые, бурые, красные. Цветовое разнообразие водорослей связно с тем, что наряду с хлорофиллами они содержат и другие пигменты – каротиноиды и фикобилины. Эти до-полнительные пигменты способны поглощать энергию лучей солнечного света, недоступных хлорофиллу. Например, водоросли, обитающие на глубинах, куда проникает свет преимущественно зелено-голубой части спектра, имеют дополнительный красный пигмент фикоэритрин; он поглощает энергию именно этих сине-зеленых световых волн и передает ее клеткам, содержащим хлорофилл, где она используется для синтеза сахаров в процессе фотосинтеза. Фикоэритрин придает водорослям красный цвет. Каротиноиды активны преимущественно в более коротковолновой сине-зеленой части спектра ; они придают водорослям желтовато-бурый цвет. Наличие тех или иных пигментов или же их одновременное присутствие в макрофите, но в различных соотношениях, и обусловливает все разнообразие цветовых оттенков у водорослей.

Рост водорослей зависит в первую очередь от света, который ограничивает глубину их обитания. За свет даже в хорошо освещенных местах между растениями идет жесткая конкуренция, которая порой не обходится без курьезов, когда, например, более крупные водоросли алярии вытесняются значительно более мелкими ламинариями. Происходит это потому, что в начале своего развития молодые, еще невысокие растения алярий заслоняются ламинариями, их развитие угнетается, и доминирующими водорослями становятся ламинарии. Если же секаторами удалить все растения ламинарий, то алярии вновь разрастутся. Но и между водорослями одного вида тоже наблюдается борьба за свет, если «листва» их становится слишком густой. Тогда молодые растения могут поселяться только по краям густых скоплений родителей-спорофитов либо ждать, пока в зарослях взрослых растений не появится свободное место.

Помимо хорошей освещенности макрофитам для нормального роста необходимо еще и движение воды, обеспечивающее приток к ним питательных веществ (в основном азота и фосфора) и кислорода. К тому же движение воды ограничивает поселение на водорослях растительноядных животных. Однако слишком сильное течение может оторвать водоросли от субстрата, к которому они прикреплены (грунта, камней, створок раковин и т.д.), или же привести к повреждению самого растения.

Рост и развитие водорослей во многом зависит от температуры. Она определяет, например, в какой момент слоевища водорослей из микроскопических разовьются в макроскопические или когда макрофиты начнут готовиться к размножению. Например, у некоторых видов ламинарии органы размножения закладываются только при температуре ниже + 10оС, причем достаточно, чтобы она продержалась в течение всего лишь одной ночи! Температура ускоряет или замедляет темпы роста и развития отдельных видов, что обусловливает конкурентную борьбу между ними.

Присутствие растительноядных животных (брюхоногих моллюсков, морских ежей, ракообразных, рыб) также является фактором, влияющим на жизнь водорослей. В рассказе о морских ежах мы уже говорили, как уничтожение касатками каланов привело к чрезмерному размножению морских ежей, которыми питались каланы; а ежи, биомасса которых за 10 лет выросла в 8 раз, «съели» бурые водоросли, понизив их биомассу за эти годы в 12 раз! Такое же положение наблюдалось и у берегов Канады: при активном вылове омаров, питающихся морскими ежами, существенно уменьшались размеры зарослей ламинариевых водорослей. Поэтому довольно часто глубина обитания водорослей зависит от присутствия морских ежей. Некоторые виды водорослей чувствительны даже к присутствию собственных сородичей, но другого вида. Например, фукусы обычно растут в зоне, которая обнажается во время отлива, – глубже грунт занят другими водорослями. В Арктике же, где число видов водорослей уменьшается, фукусовые растут и глубже. То же самое наблюдается и в сильно опресненном Балтийском море.

В настоящее время в некоторых бухтах исчезают крупные морские водоросли. Это – результат загрязнения воды. Дело в том, что в такой среде быстро развиваются микроскопические водоросли – они обрастают проростки более крупных водорослей и губят их, т.к. часто проростки талломов крупных водорослей по размерам не превосходят своих «губителей».

Самыми разнообразными среди прикрепленных водорослей являются красные – количество их видов превышает 4 000! А самыми крупными – бурые (их насчитывается около 1500 видов): в спокойных водах ламинария и макроцистис достигают в длину соответственно более 100 и 200 м. Кстати, макроцистис является «рекордсменом» среди водорослей по скорости роста: в день его слоевища вырастают на 30 см.

К бурым водорослям принадлежат и саргассы, среди которых есть формы, прикрепленные ко дну и неприкрепленные, плавающие. Эти плавающие водоросли населяют громадную область в Атлантическом океане – Саргассово море, не имеющее границ. Колумб назвал его Травяным морем, т.к. «16 сентября 1492 г., когда над океаном взошло солнце, моряки эскадры Колумба увидели море, до горизонта покрытое водорослями». Саргассовым же оно было названо потому, что водоросли со множеством шаровидных образований напоминали виноградные грозди (португальское слово «саргасо» означает сорт мелкого винограда). Первоначально считали, что саргассы – это оторванные от берегов прибрежные водоросли, унесенные течением. Но исследования показали, что водоросли Саргассового моря значительно отличаются от обитателей прибрежных вод Америки, Африки и Европы. Отличаются и живущие среди плавающих саргас различные виды червей, рачков, крабов и рыб. Есть предположение, что плавающие саргассы и обитающие среди них животные произошли от предков, живших на побережье легендарной Атлантиды.

Водоросли – наиболее «урожайные» растения на Земле. За год они (микро- и макрофиты) производят продукции по крайней мере в 10 раз больше, чем наземная флора! Продукция же только макроводорослей составляет 150 т зеленой массы с 1 га. А в прибрежных водах Мурмана эта цифра для ламинарий, фукусов и др. водорослей достигает в среднем даже 200 т с 1 га! Суточный же прирост крупных водорослей – 30-50 г на 1 кг. И эти цифры мы должны воспринимать не как отвлеченные, а как имеющие самое непосредственное отношение к нашей (каждого индивидуально и общества в целом) жизни. Ведь водоросли – живая аптека, о которой знали наши далекие предки. Мы же – дети технического прогресса (и химии) – напрочь забыли об этом.

Одна старинная легенда повествует о том, как герой древнего Шумера Гильгамеш еще более 3000 лет тому назад пытался найти волшебную траву жизни, делающую человека бессмертным. Он нашел ее на дне моря, но, к сожалению, ему не удалось сберечь ее. Древние греки подметили, что у сражающихся в море раны заживали быстрее, чем у сражавшихся на суше. В Китае, где искусство врачевания морскими растениями насчитывает свыше 4000 лет, водоросли с успехом применяют для лечения нарывов, водянки, зоба, сосудистых заболеваний.

«Император Канси был озабочен обилием зобатых в Мукденской провинции. По обсуждении вопроса, как помочь несчастным, доходящим в своем страдании до идиотизма, Канси внял указаниям китайских ученых и постановил приказать каждому жителю Мукденской про-винции съедать в год 5 тинь (фунтов) морской капусты (т.е. 2 кг). Тот завет свято был выполнен и выполняется доныне, хотя зобатые там больше не встречаются» (из описаний русского врача Н.В.Кириллова). Зоб является результатом нарушения функции щитовидной железы, что, в свою очередь, связано с дефицитом йода в организме. В ламинарии же содержится не менее 16 мг иода на 100 г ее сухого веса. А преимущество использования для снижения дефицита иода морской капусты по сравнению с другими йодсодержащими продуктами в том, что в водорослях 95% йода находится в виде органических соединений, что существенно повышает эффективность его усвоения.