What is spirogyra? (characteristics, classification, and structure)

How Are Spirogyra Classified?

Animals and other living organisms are biologically classified based on a ranked system of structurally or phylogenetically related species. Animals are most broadly classified by the Domain. The classification system can further be broken down into (in order) by Kingdom, Phylum, Class, Order, Family, Genus, and Species. Spirogyra are a genus comprised of over 400 species.

Let’s look at how the Spirogyra and classified and examine characteristics that make them unique:

Domain: Eukaryote – Any cell or organism that has a defined nucleus and surrounding nuclear membrane can be described as a Eukaryote. The nucleus contains well-defined chromosomes that contain hereditary information. Each eukaryotic cell may also contain organelles such as mitochondria (used for cellular energy), Golgi apparatus (secretion), an endoplasmic reticulum (a membrane), and lysosomes (digestive apparatus).
Kingdom: Plantae – Mainly a group of multicellular photosynthetic eukaryotes, meaning they can turn light into chemical energy to fuel them as food. Chloroplasts assist the Plantae in converting energy thanks to their chlorophylls, which are credited with giving Plantae their green color. There are over 320,000 species of plants and around 290,000 of those produce seeds. There is an entire scientific discipline that revolves around Plantae known as botany.
Phylum: Chlorophyta – Otherwise known as a taxon of green algae, this phylum is rather small with only 4,300 total known species. About 90% of all of this phylum live within freshwater habitats. They display a wide variety of shapes and sizes. As primary producers, green algae are debatably the most important phylum that helps keep a livable balance on earth. Their ability to uptake carbon dioxide and turn it into oxygen is crucial to our existence on this planet.
Class: Zygnematophyceae – This class consists of a majority of the 4,300 species within the Chlorophyta. In fact, it consists of around 4,000 total species within the Chlorophyta. It consists of the orders Zygnematales, Desmidales, and Spirogloeales. The body of the Zygnematophyceae appears to have undergone a loss of morphological complexity. Their structure is incredibly simple and appears to have derived from horizontal gene transfer. Sexual reproduction takes place through conjugation.
Order: Zygnematales – Also known as the conjugates, this order consists of 18 genera with over 600 species. The Spirogyra are amongst the best-known members of this order. Spirogyras are typically used as examples in Biology classes to best describe this order and green algae as a whole. Almost all species live in freshwater and are commonly called ‘pond scum’ since they collect in filamentous mats within water that collects on just about everything that it touches. Zygnematales have plastids which are unique membrane-bound organelles that are responsible for manufacturing food. Members of the Zygnematales produce either asexually by fragmentation or sexually by conjugation.
Family: Zygnemataceae – This family is made up of filamentous green algae. The filaments are spectated meaning that they are divided. The family is best known for its diversely and beautifully shaped chloroplasts. 95% of Zygnemataceae are found within the Mougeotia, Spirogyra, and Zygnema genera. Conjugation is the main way to identify this species since it is reasonably rare to find in populations within permanent water bodies.
Genus: Spirogyra – Characteristics of this genus include living within clear eutrophic water, meaning the water is enriched with minerals and other nutrients. Spirogyras develop in slimy filaments that clump together in green masses. In the springtime, Spirogyra grow beneath the water’s surface. When there is enough sunlight and the water becomes warm, they begin producing large amounts of oxygen which carry them to the surface. Spirogyras have cell walls, nuclei, pyrenoids, and notable spiral chloroplasts that resemble a spring or a helix.
Species – There are approximately 400 species of Spirogyra known today. Take a look at the section below to learn more about the different species of Spirogyra.

Хлоропласты

Хлоропласты — зеленые пластиды, в которых происходит процесс фотосинтеза. Они расположены в цитоплазме. У высших растений хлоропласты имеют дискообразную или линзовидную форму, у низших они более разнообразны.

Хлоропласты в клетках зеленых растений

Размер хлоропластов у высших растений довольно постоянен, составляя в среднем 1 -10 мк. Обычно в клетке содержится большое количество хлоропластов, в среднем 20-50, а иногда и больше. Расположены они главным образом в листьях, много их в незрелых плодах.

В растении общее количество хлоропластов огромно; во взрослом дереве дуба, например, площадь их равняется 2 га. Хлоропласт имеет мембранную структуру. От цитоплазмы он отделен двухмембранной оболочкой.

В хлоропласте находятся ламеллы, белково-липоидные пластинки, собранные в пучки и называемые гранами. Хлорофилл расположен в ламеллах в виде мономолекулярного слоя. Между ламеллами находится водянистая белковая жидкость — строма; в ней встречаются крахмальные зерна и капли масла.

Строение хлоропласта хорошо приспособлено к фотосинтезу, так как разделение хлорофиллоносного аппарата на мелкие пластинки значительно увеличивает активную поверхность хлоропласта, что облегчает доступ энергии и перенос ее к химическим системам, участвующим в фотосинтезе.

Данные А. А. Табенцкого показывают, что хлоропласты все время изменяются в онтогенезе растения. В молодых листьях наблюдается мелкогранулярная структура хлоропластов, в листьях, закончивших рост,- крупногранулярная. В старых листьях уже наблюдается распад хлоропластов.

В сухом веществе хлоропластов содержится 20-45% белков, 20-40% липоидов, 10-12% углеводов и других запасных веществ, 10% минеральных элементов, 5-10% зеленых пигментов (хлорофилл а и хлорофилл б), 1-2% каротиноидов, а также небольшое количество РНК и ДНК.

Содержание воды достигает 75%. В хлоропластах имеется большой набор гидролитических и окислительно-восстановительных ферментов.

Исследованиями Н. М. Сисакяна показано, что в хлоропластах происходит и синтез многих ферментов. Благодаря этому они принимают участие во всем сложном комплексе процессов жизнедеятельности растения.

Хроматофоры у рыб

В отличие от прочих животных, изменение окраски рыб обусловлено изменением числа хроматофоров. Это происходит не только под воздействием нервных сигналов, но и при участии гормонов. Скорее всего, это зависит от конкретной ситуации, и при разных условиях происходит либо нервная, либо гормональная регуляция.

Такие рыбы, как бычки или камбалы, могут в точности скопировать вид грунта. В этом случае, главная роль принадлежит нервной системе. Рыба воспринимает рисунок грунта с помощью глаз и эта картинка, трансформируясь в нервные сигналы, поступает в нервную «сеть», откуда идут сигналы к нервным окончаниям меланофор. Смена окраски происходит бессознательно, с помощью симпатических нервов.

Нужно отметить, что, помимо меланофоров, у рыб существуют и другие хроматофоры – гуанофоры. Впрочем, их можно причислять к хроматофорам формально, потому что вместо пигментных зерён они содержат кристаллическое вещество гуанин, из-за которого у рыбы появляется блестящий серебристый окрас. Из меланофоров иногда ещё выделяют ксантофоры и эритрофоры.

Спирогира в биологии: основные характеристики и значение в экосистемах

Спирогира – это одноклеточная пресноводная водоросль, относящаяся к классу зеленых водорослей. Она обладает рядом уникальных характеристик, которые определяют ее значение в экосистемах.

Основные характеристики спирогиры:

Форма и структура: Спирогира имеет цилиндрическую форму с вытянутым телом. Она состоит из одной клетки, которая обычно обернута в спиральную форму. Такой строение позволяет спирогире эффективно поглощать свет для фотосинтеза.
Пигменты: Спирогира содержит зеленый пигмент хлорофилл, который играет ключевую роль в фотосинтезе. Также она может содержать каротиноиды, обеспечивающие дополнительную защиту от светового стресса.
Движение: Спирогира способна перемещаться благодаря микроскопическим водорослевым волоскам, называемым цилиями. Это позволяет ей активно искать свет и ресурсы в водной среде.
Размножение: Спирогира может размножаться как половым, так и бесполым способом. Половое размножение происходит через образование специализированных спор, которые затем распространяются внешней средой. Бесполое размножение происходит путем деления клетки на две или больше дочерних клеток.

Значение спирогиры в экосистемах:

Фотосинтез: Спирогира играет важную роль в водных экосистемах, осуществляя фотосинтез и преобразуя углекислый газ и свет в органические вещества и кислород.

Продукция кислорода: Благодаря фотосинтезу спирогира является главным поставщиком кислорода в пресноводных экосистемах, что оказывает важное влияние на качество воды и биологическое разнообразие.

База пищевой цепи: Спирогира служит основой пищевой цепи в пресноводных экосистемах. Она предоставляет пищу для многих организмов, включая бактерии, животных и другие водоросли.

Окисление нитратов: Спирогира играет важную роль в устранении загрязнений воды, так как способна окислять нитраты и удалять их из среды

Это процесс, известный как денитрификация, который помогает поддерживать экологическую устойчивость водных экосистем.

В целом, спирогира представляет собой важный элемент пресноводных экосистем, способствуя поддержанию баланса в природных сообществах и обеспечивая жизнеспособность других организмов. Ее способность к фотосинтезу и очистке водных сред помогает сохранять экологическое равновесие и качество воды.

Водоросли как индикатор экологического состояния

Водоросли играют важную роль в экологии водных экосистем. Они являются одним из важных источников пищевой цепи, обеспечивая пищу для многих морских и пресноводных организмов. Кроме того, водоросли выполняют важную функцию по обогащению воды кислородом и поддержанию экологического баланса.

Уровень разнообразия водорослей и их состав могут служить индикатором экологического состояния водной среды. Они являются биологическими показателями качества воды и могут указывать на наличие загрязнений в водной системе.

Изменения в составе водорослей могут быть вызваны повышением концентрации питательных веществ в воде, таких как азот и фосфор, которые могут быть причиной эутрофикации водоема. Эутрофикация — это процесс, при котором в воде увеличивается концентрация питательных веществ, что способствует быстрому размножению водорослей и приводит к ухудшению качества воды и деструкции экосистемы.

Кроме того, некоторые виды водорослей могут быть индикаторами загрязнения воды определенными веществами. Например, появление определенных видов водорослей, таких как водоросли красного или коричневого цвета, может указывать на наличие загрязнения воды тяжелыми металлами или химическими веществами.

Исследования в области изучения водорослей как индикаторов экологического состояния позволяют отслеживать изменения в экосистемах и принимать меры по их охране и восстановлению. Они помогают находить причины изменений водной среды и принимать меры по улучшению ее качества.

Примеры видов водорослей, используемых как индикаторы экологического состояния
Вид водорослей
Экологическое значение

Ультрафиолетовые водоросли
Индикатор повышенного уровня ультрафиолетового излучения

Диатомовые водоросли
Индикатор чистоты воды и доступности питательных веществ

Зеленые водоросли
Индикатор наличия азота и фосфора, а также загрязнения воды

Таким образом, водоросли играют важную роль в экосистеме водных сред, а изучение их состава и разнообразия позволяет оценивать экологическое состояние воды и принимать меры по ее охране и восстановлению.

Строение спирогиры

Спирогира – это одноклеточная пресноводная водоросль, представляющая собой нить или спиральную цепочку клеток. Она принадлежит к классу колеоцист, подклассу зеленых водорослей. Строение спирогиры отличается некоторыми уникальными особенностями.

Одна клетка спирогиры имеет цилиндрическую форму и закругленные концы. Она образована клеточной стенкой, которая состоит из целлюлозы. Клеточная стенка у спирогиры отличается особенностью в том, что она расположена под поверхностью клетки и пронизана спиральными или спиралевидными полосками – так называемыми спиральками.

Спиральки – это результат скручивания клеточной стенки вокруг оси клетки. Они могут быть одиночные или вместе формировать несколько слоев внутри клетки. Спиральки обеспечивают клетке устойчивость и защиту от различных физических факторов.

Внутри клетки спирогиры находится цитоплазма, которая содержит плазмодесматы – мелкие отверстия в клеточной стенке, через которые осуществляется обмен веществ между клетками. В цитоплазме находится вытянутое ядро и вакуоли – пустоты, заполненные жидкостью, отвечающие за поддержание формы клетки и ее питание. Также внутри клетки присутствуют хлоропласты, в которых происходит фотосинтез – процесс, при котором вещество превращается в органический углерод в результате поглощения света. Позднее органический углерод используется для питания водоросли.

Строение спирогиры, а именно ее клеточная стенка с спиральками, является одной из причин, по которой данный вид водоросли широко распространен и успешно развивается в различных условиях. Такая клеточная структура обеспечивает спирогире сопротивление различным механическим воздействиям, а также помогает ей адаптироваться к изменениям водных условий.

Хроматофоры у животных

У животных хроматофоры — это меланофоры (не путать с меланоцитами человека, это совсем другие клетки). Употребляют оба названия.

Они участвуют в изменении окраски под воздействием внешних факторов. Эктоплазма хроматофора, определяющая его форму, крепится твердыми образованиями – фибриллами; она участвует в регуляции обменных процессов, а также может контактировать с нервной системой, в результате поступления из которой сигналов хроматофор начинает функционировать по-другому. Из всех хроматофоров только меланофоры имеют нервные окончания.

Так, известны многие виды животных, способных к мимикрии – изменению окраса в зависимости от фона и окружающих предметов. Медленные изменения цвета характерны для гусениц некоторых бабочек и ряда паукообразных. У головоногих моллюсков, амфибий, рептилий и ракообразных встречается быстрая перемена окраса, осуществляемая посредством перемещения пигментных зерен в хроматофорах. Спектр расцветок при этом может быть разнообразным. Например, одна из африканских лягушек может менять цвет на белый, желтый, оранжевый, коричневый, серый, красный, розовый и другие. Такой же механизм смены цвета и у всем известных хамелеонов.

Что такое спирогира в биологии

Спирогира — это род пресноводных водорослей, который относится к классу зеленых водорослей (Chlorophyta). Он представлен многими видами, которые распространены в пресных водоемах по всему миру.

Строение спирогиры достаточно просто. Она имеет одну или несколько нитевидных клеток, объединенных в цепочки. Клетка спирогиры состоит из центрального цилиндра, окруженного зелеными водорослями. Внутри клетки находится вакуоль, которая служит для накопления воды и других веществ.

Спирогиры обладают уникальными особенностями. Их стенки клеток содержат спиралевидные полоски, что и объясняет название водорослей. Благодаря этим полоскам клетки спирогиры приобретают характерную спиральную форму.

Спирогира является важным компонентом экосистем пресноводных водоемов. Она служит пищей для многих организмов, включая микроорганизмы и животных. Кроме того, спирогира выполняет фотосинтез, производя кислород и улавливая углекислый газ, что влияет на биогеохимические процессы в водных экосистемах.

В исследованиях спирогиры также используются в качестве модельного организма для изучения физиологии и биохимии водорослей, а также для тестирования эффектов различных факторов на их жизнедеятельность.

Процесс размножения спирогиры

Из-за разнообразия видов спирогиры различаются и способы размножения. Вегетативное размножение включает фрагментацию одной нити, которая затем дает отдельные сегменты, которые развиваются в отдельные организмы.

Схема размножения спирогиры

Половой процесс более сложный. Когда две нити располагаются рядом друг с другом, из их стенок выходят копулятивные выросты, образующие общий путь. Это называется конъюгацией спирогиры или половым размножением спирогиры. В результате образуется зигота, которая развивается в отдельный и автономный организм.

Бесполое размножение у спирогиры происходит путем фрагментации, при которой нить распадается на отдельные клетки, способные вырасти в новые нити. Половое размножение, с другой стороны, происходит путем конъюгации. В ходе этого процесса две нити соприкасаются друг с другом и между ними образуется мостик. Мост используется для обмена генетическим материалом между двумя нитями, что приводит к образованию диплоидной зиготы. Затем зигота подвергается мейозу с образованием гаплоидных клеток, которые могут вырасти в новые нити.

Описание размножения спирогиры кратко

Виды спирогиры и их особенности

Спирогира – это одноклеточная водная водоросль, относящаяся к классу зеленых водорослей. Существует около 300 видов спирогиры, распространенных по всему миру. Они обитают в пресных водах, таких как озера, пруды, реки и болота.

Спирогира имеет уникальное строение, которое позволяет ей выполнять различные функции. Каждая клетка спирогиры имеет длинное и тонкое тело, известное как травинка. Она состоит из протоплазмы, которая содержит хлоропласты – органеллы, отвечающие за фотосинтез.

Спирогира имеет несколько характеристических признаков, которые позволяют определить ее вид:

Размер и форма: спирогира может быть длиной от нескольких микрометров до нескольких сантиметров. Она обычно имеет спиральную форму, но может быть прямой или слегка изогнутой.
Цвет: большинство видов спирогиры имеют зеленый цвет, который обеспечивается наличием хлорофилла в хлоропластах. Однако некоторые виды спирогиры могут быть коричневыми или желтыми.
Структура травинки: травинка спирогиры состоит из одной или нескольких витоков. Она может быть плоская или цилиндрическая в форме и иметь различное количество ядер.
Движение: спирогира может быть подвижной или неподвижной. Подвижность обеспечивается специальными волосками, называемыми ресничками, которые позволяют ей плавать в водной среде.

Каждый вид спирогиры имеет свои особенности и приспособления к окружающей среде. Некоторые виды спирогиры могут образовывать многообразные формы, такие как кольца, витки или спирали. Другие виды спирогиры способны приспосабливаться к изменениям водных условий, таким как понижение или повышение температуры, изменение уровня освещенности или наличие питательных веществ в воде.

Примеры видов спирогиры и их особенности
Вид спирогиры
Особенности

Спирогира английская (Spirogyra anglica)
Образует длинные нити, могут быть спиральной или прямой формы. Отличается частым образованием клеточных ядер.
Спирогира гексагональная (Spirogyra hexagona)
Травинка имеет шестиугольную форму, образует клиповидные витки и обладает способностью образовывать клеточные ядра в старых клетках.
Спирогира японская (Spirogyra japonica)
Имеет небольшие размеры и прямые витки. Образует желтоватую водоросль массовыми скоплениями.

Изучение разнообразия видов спирогиры имеет важное значение для понимания экологических процессов в пресноводной среде и оценки качества водных систем. Каждый вид спирогиры играет свою уникальную роль в экосистеме и взаимодействует с другими организмами, образуя сложные пищевые цепи и биологические сообщества

Где обитает Спирогира и биологические особенности

Спирогира является пограничным организмом между царствами низших и высших растений. Несмотря на свою примитивную жизнедеятельность и рудиментарное строение, водоросли способны расти и образовывать целые колонии. Водоросли могут покрывать всю поверхность или дно естественных водоемов, иногда в виде огромных зарослей.

Наиболее часто встречается в мутных прудах, озерах, реках, болотах и т.д.

Чаще всего он встречается в прудах, озерах, канавах, реках и болотах. Водоросли не ограничиваются пресноводными районами. Он также встречается повсеместно в слабосоленых, солоноватых морях, даже в источниках минеральной воды. Место обитания стойкой спирогиры было найдено даже на высоте 5 км над уровнем моря, высоко в горах.

При неправильном уходе нити растения появляются не только в дикой природе, но и в бассейнах и аквариумах. Избыток корма, мертвая рыба, высокая температура воды, плохая фильтрация или неочищенные, засоренные фильтры, нечастые подмены — все это способствует активному появлению и росту мух.

Растение также появляется в аквариуме, если за ним не ухаживать должным образом

Спирогира любит яркий свет, поэтому яркое освещение в домашнем пруду также способствует размножению зеленого «тополя».

Жизненный цикл спирогиры включает в себя несколько фаз:

вегетативное размножение или половая конъюгация;
соединение клеток соседствующих нитей и формирование копуляционного канала;
перетекание и обмен протоплазменной жидкости между клетками;
зигота – это клетка растения, в которой произошел обмен протоплазменной жидкости;
зимовка зиготы. В холодный период зигота покрывается плотной оболочкой. С наступлением тепла под ней происходит мейотическое деление, в результате которого образуются 4 споры. Три из них отмирают, а оставшаяся клетка путем деления разрастается в новую нить спирогиры.

Цикл роста спирогиры наиболее наглядно показан на рисунке:

Жизненный цикл спирогиры

Клетки водорослей имеют гаплоидный набор хромосом на всех стадиях жизненного цикла, за исключением стадий зиготы и зигоспоры.

Места обитания спирогиры, способы борьбы с ней и сфера ее применения

Спирогира распространена в пресных водах любой части света, но может встречаться также и в солоноватой воде. Спирогира образует большие ватообразные скопления, которые плавают на поверхности воды или стелются по дну и очень часто встречаются в тине стоячих и текучих вод, в прудах, болотах, канавах, речках, ручьях, бассейнах и т. д.

Спирогира является организмом, который можно назвать весьма близким к высшим водорослям по строению, хотя, по сути, отличается простотой строения и примитивизмом жизнедеятельности. Когда в водоемах образуется большое количество спирогир, то в них можно наблюдать своеобразную тину или «ватные комки», которые покрывают большие площади поверхности воды. Спирогира появляется в бассейнах при отсутствии соответствующей регулярности его чистки.

Спирогира обитает не только в естественных водоемах. Как правило, она появляется ввиду наличие в воде большого количества органических компонентов, например, отмерших рыб и нерегулярной замены воды, неисправности системы фильтрации. Спирогира очень любит свет и хорошо распространяется при его избытке. Поэтому, организуя аквариум, человек должен помнить, что организация освещения во многом обусловливает уровень качества жизни аквариумных организмов.

Среди актуальных способов борьбы с такой водорослью как спирогира можно выделить:

распространение экосреды или снижение интенсивности освещения, высадку деревьев над водоемами с целью затенения водоема их густой кроной;
запускание в водоем белого амура, который питается спирогирой, но не наносит особого вреда другим обитателям водоема;
ручное очищение водоема или удаление крупных спирогирных нитей, которое должно производится не реже, чем раз в три – четыре дня;
обработка специальными средствами.

С точки зрения экологии такой способ не является эффективным, поскольку использование химикатов убивает другие живые организмы.

Спирогира применяется в лечении опухолей. Водоросли хорошо промывают водой, измельчают свежими или сухими. Полученную кашицу прикладывают к ушибам, и больным местам, с целью уменьшения боли и замедления процессов старения кожи.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что спирогира максимально распространенная водоросль.