Las algas pardas son plantas multicelulares predominantemente marinas, muy grandes, complejamente disecadas, adheridas al sustrato. Actualmente se conocen unas 1500 especies de algas pardas pertenecientes a 240 géneros. En las aguas corrientes frescas, en su mayoría frías, de latitudes templadas, hasta ahora se han encontrado 5 especies de algas pardas. Debido al pequeño tamaño de sus talos y su rara aparición, siguen siendo un grupo de plantas poco estudiado, tanto biológica como ecológicamente.
Una característica externa común de los individuos de algas pardas es el color marrón amarillento de sus talos, debido a la presencia de una gran cantidad de pigmentos amarillos y marrones. Los talos pueden ser microscópicos (varias decenas de micrómetros) y gigantescos (30-50 m; en algunas especies de los géneros Laminaria Lamour., Macrocystis Ag., Sargassum Ag.). La forma de los talos es muy diversa: filiformes, corchosas, saculares, lamelares (sólidas o con rupturas, excrecencias y numerosos agujeros, lisas o con pliegues longitudinales y costillas), así como tupidas.
Los talos de las algas pardas del orden Ectocarpales tienen una organización más simple. En los organismos primitivos (Bodanella Zimmerm.), el talo está representado por filamentos ramificados aleatoriamente de una sola fila en un plano, estrechamente adyacentes al sustrato. Especies del género Ectocarpus Lyngb. tienen talos tupidos, formados por hilos ascendentes de una sola fila, abundantemente ramificados, cuya base son rizoides rastreros (Fig. 18.1).
En algunos representantes del orden Chordariales, los filamentos ascendentes están conectados en haces encerrados en moco. Al mismo tiempo, se distingue un tipo de estructura del talo de un solo eje, en el que un hilo se eleva desde la base y otros hilos se ramifican, corriendo junto a él, y un tipo de estructura multiaxial, cuando un manojo de hilos de una sola fila se eleva inmediatamente desde la base. En algas pardas altamente organizadas (Laminaria, Fucus Tourn., Sargassum), los talos están diferenciados y se asemejan a plantas con flores. Tienen partes de tallo, hoja y raíz, algunos representantes grandes tienen burbujas de aire que mantienen las ramas en posición vertical.
El crecimiento de las algas pardas es intercalar o apical. En las formas más primitivas se produce un crecimiento difuso intercalar, en algas más avanzadas evolutivamente ya se perfila una zona de crecimiento intercalar. Suele localizarse en la parte basal de los pelos multicelulares y provoca el crecimiento tricotálico característico de las algas pardas.
En la superficie de los talos de una hilera de algas pardas se forman pelos filamentosos multicelulares. Al mismo tiempo, se distinguen los cabellos reales y falsos. Los cabellos reales tienen una zona de crecimiento intercalar en la base, donde las células se dividen con frecuencia y por lo tanto son más pequeños, cilíndricos cortos o en forma de disco. Los pelos postizos no tienen una zona de crecimiento tan especial y son una continuación de filamentos vegetativos de una sola fila con células fuertemente alargadas desprovistas de cloroplastos.
En los talos de varias filas de algas pardas, se observa la especialización de las células con la formación de tejidos, un tipo de estructura corporal parenquimatosa. En el caso más simple, una corteza se distingue de células de colores intensos que contienen una gran cantidad de cloroplastos y vacuolas especiales: fisodes, y un núcleo que consiste en células incoloras, a menudo más grandes, de la misma forma. En algas pardas de organización más compleja (Laminariaceae, Fucaceae), la capa de la corteza alcanza un espesor considerable y consta de células de colores intensos de varios tamaños y formas (Fig. 18.2). Las cuatro capas superficiales de la corteza están formadas por células pequeñas, alargadas hacia la superficie. Estas capas superiores se llaman meristodermo, que divide el tejido tegumentario. Son capaces de dividirse activamente y producir pelos y órganos reproductivos. Los cabellos reales se encuentran en la superficie del meristodermo dispersos o en paquetes y, a menudo, se sumergen con sus bases en depresiones especiales: criptostomas. Más profundo debajo del meristodermo se encuentra una corteza de células teñidas más grandes. En la parte central incolora del talo se pueden distinguir dos grupos de células. En el centro hay hilos sueltos o densamente dispuestos con células fuertemente alargadas: el núcleo, células grandes e incoloras, la capa intermedia se encuentra entre el núcleo y la corteza. El núcleo de las algas pardas no solo sirve para transportar los productos de la fotosíntesis, sino que también cumple una función mecánica; a menudo contiene filamentos delgados con vainas longitudinales gruesas. Los representantes del orden Laminariales difieren en la estructura anatómica más compleja, en la que se desarrollan canales mucosos en el núcleo con células secretoras especiales para transportar productos de fotosíntesis: tubos de tamiz y filamentos tubulares.
Los talos de las algas pardas se adhieren al suelo oa otros sustratos y solo ocasionalmente, debido a daños mecánicos, se desprenden y flotan libremente. Los órganos de unión suelen ser excrecencias largas: rizoides, en formas grandes son masivos y son excrecencias cortas en forma de raíz que cubren el sustrato como garras de pájaro. En representantes del orden Fucales y algunas otras algas, el órgano de unión es un crecimiento en forma de disco en la base del talo: un disco basal, aplanado o cónico, que se adhiere firmemente al suelo.
La ramificación de las algas pardas es monopodial. Ramas laterales alternas, dispersas u opuestas. Con su rápido crecimiento al tamaño del hilo principal (células madre), se produce una ramificación dicotómica. Muy a menudo, las ramas alternas y opuestas se ubican en el mismo plano y las algas adquieren una apariencia pinnada peculiar. La ubicación correcta de las ramas a menudo está enmascarada por ramas secundarias.
Entre las algas pardas existen especies con talos efímeros, anuales y perennes. La duración de la existencia de los talos está muy influenciada por las condiciones ambientales. Los talos perennes de algas pardas son de varios tipos. En algunas algas, el talo es perenne, cada año sólo los brotes sobre los que se desarrollan los órganos reproductivos (Fucales), mientras que en otras (Laminariales) el tronco y los órganos de inserción son perennes, la parte lamelar es anual. En algunas especies tropicales de algas sargazos, solo un disco es perenne, que sirve para unir el talo.
Las células de las algas pardas son mononucleares, esféricas, elipsoides, en forma de barril, en su mayoría cilíndricas, alargadas o cilíndricas cortas, en forma de disco, a veces poligonales o indefinidas. También varían en tamaño. El núcleo es del tipo habitual para los eucariotas.
La pared celular es bicapa. La capa interna es celulosa, pero la celulosa de las algas pardas difiere en sus propiedades de la celulosa de las plantas con flores y, por lo tanto, a veces se la denomina algulosa. La capa exterior de la cáscara es pectina, que generalmente consiste en compuestos proteicos de ácido algínico y sus sales. Debido a esta estructura, el caparazón de las algas pardas puede hincharse fuertemente, convirtiéndose en una masa mucosa, a veces de un volumen importante. En la mayoría de las pectinas marrones, la base de la pectina es una sustancia similar a la goma: algina (sal de sodio soluble del ácido algínico), en algunos, fucoidina.
Los contenidos de las células vecinas de algas pardas se comunican a través de plasmodesmos. En células con membranas gruesas (en talos grandes), los poros están bien expresados.
Las células de las algas pardas tienen una vacuola grande o varias vacuolas pequeñas. Además, hay fisodes, vacuolas muy pequeñas (hasta 4 micras de diámetro) llenas de fucosan, un compuesto similar al tanino. En las células jóvenes, los fisodes son incoloros, en las células viejas son de color amarillo o marrón.
Los cloroplastos son parietales, en su mayoría numerosos, pequeños, en forma de disco, con menos frecuencia en forma de cinta o lamelares. Sin embargo, a medida que las células envejecen, la forma de los cloroplastos puede cambiar y, en lugar de células curvas estrechas en forma de cinta, pueden aparecer numerosos cloroplastos en forma de disco. Los pirenoides están presentes en los cloroplastos de las células vegetativas o solo en los cloroplastos de los gametos; en varias especies, los pirenoides están ausentes o son raros.
Las algas pardas se distinguen por un peculiar conjunto complejo de pigmentos. En los cloroplastos, se encontraron clorofilas a, c (la clorofila b está ausente), β- y ε-carotenos, así como varias xantofilas: fucoxantina, violaxantina, anteraxantina, zeaxantina, etc.. Entre ellas, la fucoxantina de color marrón intenso es especialmente específica. . Las diferentes proporciones de estos pigmentos determinan el color de las algas pardas, desde un amarillento oliva hasta un marrón oscuro, casi negro.
Los productos de asimilación de las algas pardas son varios carbohidratos solubles en la savia celular: algas marinas (polisacárido), manitol (un alcohol de seis hidróxidos que juega un papel importante en el metabolismo), así como también aceite.
Las algas pardas tienen formas de reproducción asexuales y sexuales. Sin embargo, la propagación vegetativa por fragmentación del talo no puede considerarse incondicional. Se observa sólo cuando los talos desgarrados caen en lugares más o menos protegidos y continúan allí su vegetación. Al mismo tiempo, sus partes inferiores más viejas mueren, colapsan y las ramas jóvenes se convierten en plantas independientes que, sin embargo, no están adheridas al suelo. Tales plantas, flotando o yaciendo en el suelo, nunca forman órganos de reproducción sexual y asexual.
Las yemas especiales para la reproducción vegetativa se encuentran únicamente en especies del género Sphacelaria Lyngb. (Figura 18.3).
La reproducción asexual se lleva a cabo mediante zoosporas móviles, que se forman en grandes cantidades en esporangios unicelulares. En las algas pardas marinas y de agua dulce organizadas de manera más simple (Ectocarpus, Sphacelaria, Pleurocladia A. Br., etc.), los esporangios unicelulares son células esféricas o elipsoides que se ubican como crecimientos laterales de ramas (Fig. 18.4, 1). En los esporangios, ocurre una división de reducción del núcleo, seguida de múltiples divisiones mitóticas; Los cloroplastos se dividen simultáneamente con los núcleos. Como resultado, se forma una gran cantidad de zoosporas, que se liberan a través de una ruptura de la membrana en la parte superior del esporangio y, después de nadar por un corto tiempo, germinan en una nueva planta de apariencia similar, pero ya haploide. En las especies del género Laminaria, los zoosporangios forman soros en la superficie de la placa en forma de hoja. El soro consta de paráfisis y zoosporangios (v. fig. 18.4, 2, 5). Las paráfisis son células alargadas, con cloroplastos en el extremo superior expandido, que se desarrollan en la superficie del talo entre los órganos reproductores y sirven para protegerlos. La concha de la paráfisis en la parte superior es fuertemente mucilaginosa, formando una especie de tapa mucosa espesa. Las cubiertas mucosas de las paráfisis adyacentes se cierran, dando como resultado una gruesa capa continua de moco que protege el soro. Los zoosporangios son elipsoides alargados, con una membrana mucosa en la parte superior. Dependiendo de la especie, se desarrolla en zoosporangios por 16-128 zoosporas. La primera división del núcleo es la reducción. Algunas algas pardas se reproducen inmóviles, sin flagelos, esporas - aplanosporas. Los monosporos se observan solo en especies del orden Tilopteridales, tetrasporas, en especies del orden Dictyotales (Dictyota dichotoma (Huds.) Lamour., Ver Fig. 18.4, 4).
El proceso sexual es iso, hetero y oógamo. Los gametos generalmente se producen en gametangios multiloculares, uno en cada cámara. Las células móviles de las algas pardas (las zoosporas en gametos tienen una estructura similar) tienen forma de pera, con un cloroplasto y dos flagelos unidos al costado. Un flagelo es más largo, pinnado, dirigido hacia adelante, el otro es más corto, liso, flagelado, dirigido hacia atrás. El estigma en las células móviles no siempre es perceptible. El cloroplasto de los gametos masculinos en oogamia puede ser incoloro.
En el ciclo de desarrollo de la mayoría de las algas pardas de la clase Phaeozoosporophyceae, hay un cambio en las formas de desarrollo y alternancia de generaciones sexuales y asexuales, es decir, gametofito (a veces también gametosporofito, si el mismo organismo puede dar lugar a zoosporas y gametos) y esporofito.
Estos procesos se detallan en la Sección 3.2.3. Aquí nos detenemos solo en algunas características de los ciclos de desarrollo de las algas pardas. En las algas pardas marinas más primitivas del orden Ectocarpales se observa un cambio isomórfico en las formas de desarrollo, pero aún no existe una estricta alternancia de generaciones. A partir de las esporas producidas por el esporofito, pueden desarrollarse tanto gametofitos como esporofitos.
El cambio isomórfico correcto de formas de desarrollo se observa en representantes del orden Dictyotales. El más difundido de estos es Dictyota dichotoma (Huds.) Lam., que tiene un talo bifurcado con ramas planas, generalmente en el mismo plano, sin una nervadura longitudinal (Fig. 18.5).
Las algas del orden Laminariales tienen un cambio heteromórfico en las formas de desarrollo con la alternancia obligatoria de esporofitos y gametofitos. Su ciclo de desarrollo se caracteriza por el cambio correcto de un poderoso esporofito y un microscópico gametofito de disposición simple.
Las algas pardas que no tienen un cambio en las formas de desarrollo, sino solo un cambio en las fases nucleares, incluyen representantes de las familias Fucaceae, Cystoseiraceae y Sargassaceae. Su reproducción normal solo es posible sexualmente. El proceso sexual es una oogamia típica. Los órganos sexuales se desarrollan en los conceptáculos (fig. 18.6). De la pared de la concepción crecen pelos largos: paráfisis, que llenan casi toda su cavidad. Se desarrollan pelos particularmente largos en los conceptáculos femeninos, donde sobresalen en forma de haz desde la abertura del conceptáculo. Entre estos pelos se desarrollan ovogonios y anteridios (fig. 18.7, 1-5). Los anteridios se forman en grandes cantidades en los extremos de ramas ramificadas especiales de una sola fila que crecen desde la pared del conceptáculo. Se distinguen dos capas en su caparazón. Cuando el anteridio madura, su capa exterior estalla y los anterozoides salen en forma de paquete rodeado por una capa interior. En el agua de mar, la capa interna se rompe y se liberan anterozoides en forma de pera con un núcleo grande y un estigma naranja. Los ovogonios son esféricos o elipsoides, provistos de una membrana de tres capas, ubicados en conceptáculos sobre un tallo unicelular corto. En el oogonio se forman 8 huevos que salen al agua rodeados por dos capas internas de la membrana del oogonio. Cuando los huevos se liberan por completo de las cáscaras del oogonio, se produce la fertilización. Un huevo fertilizado desarrolla su propia cáscara gruesa e inmediatamente comienza a germinar, formando un nuevo talo de fucus.
En las algas pardas de agua dulce, no se han estudiado los ciclos de desarrollo.
Existen algunas diferencias en las opiniones sobre la clasificación de las algas pardas. Según varios investigadores, la división Phaeophyta se divide en 2 clases: Phaeozoosporophyceae y Cyclosporophyceae. Las algas pardas pertenecen a las Ciclosporas, en las que los órganos reproductivos se desarrollan en conceptáculos y son de gran tamaño, lo que permite observarlos en los preparados a simple vista. Todas las demás algas pardas se clasifican como feozoosporas, muchas de las cuales se reproducen por zoosporas. Desde la década de 1930, ha habido una tendencia a clasificar las algas pardas en función de las características de los ciclos de desarrollo. Al mismo tiempo, se propuso dividir las algas pardas en 3 clases: Isogeneradas, Heterogeneradas, Ciclosporas. La clasificación propuesta ha recibido una difusión muy amplia. Sin embargo, la división de las algas pardas en isogeneradas y heterogéneas es bastante arbitraria, ya que en ambas clases, en órdenes separados, hay representantes con el tipo opuesto de cambio en las formas de desarrollo. Siguiendo las opiniones de los algólogos domésticos, adoptamos un esquema de clasificación para dividir las algas pardas en 2 clases: Phaeozoosporophyceae y Cyclosporophyceae.
La cuestión del origen de las algas pardas aún está poco desarrollada. A. Sherfell asoció su origen con el dorado (Chrysophyta). Según A. Pasher, existe una relación filogenética entre el marrón y el criptofítico (Cryptophyta). La peculiar estructura de los flagelos, junto con la coloración marrón, permitió a M. Shadefoe unir taxones tan grandes como Pyrrhophyta (donde, además de las peridinas, incluyó las algas cryptophyte y euglena), Chrysophyta (a la que incluyó, además de dorado, amarillo verdoso y diatomeas) en una gran división de algas Chromophycophyta) y Phaeophyta. De acuerdo con las propiedades bioquímicas, de todos los organismos de color marrón, las diatomeas son las más cercanas a las algas pardas. Son las diatomeas y las algas pardas las que se caracterizan por pigmentos tan comunes como la clorofila (también característica de las peridinas), la fucoxantina (que también se encuentra en las algas doradas) y las neofucoxantinas A y B. Teniendo en cuenta la presencia de una serie de similitudes entre las diatomeas, las doradas algas y algas pardas, nos unimos al pensamiento expresado por varios científicos sobre la posibilidad de su origen a partir de ancestros monádicos cercanos, si no comunes.
Según G. Papenfuss, el orden original de las algas pardas es Ectocarpales. La estructura parenquimatosa del talo, el crecimiento apical, el proceso sexual oogámico y el cambio heteromórfico en las formas de desarrollo en diferentes grupos de algas pardas se desarrollaron independientemente unos de otros.
Las algas pardas marinas están muy extendidas en todos los mares del mundo. Sus matorrales son comunes en las aguas costeras de la Antártida y las islas del norte del archipiélago ártico canadiense. Alcanzan su mayor desarrollo en los mares de latitudes templadas y subpolares, donde, debido a la baja temperatura y alta concentración de nutrientes, se crean las condiciones más favorables para su vegetación. Las algas pardas pueblan verticalmente todos los horizontes de la plataforma. Sus matorrales se encuentran desde la zona litoral, donde están fuera del agua durante horas con la marea baja, hasta una profundidad de 40-100 (200) m, y sin embargo, los matorrales más densos y extensos de algas pardas se forman en la parte superior parte del sublitoral hasta una profundidad de 6-15 m, en estos lugares, con suficiente iluminación, existe un constante movimiento de agua provocado por el oleaje y las corrientes superficiales, lo que, por un lado, asegura un aporte intensivo de sustancias biogénicas a los talos y, por otro lado, limita el asentamiento de animales herbívoros.
Por lo general, las algas pardas viven en suelos rocosos o rocosos, y solo en lugares tranquilos cerca de la costa o a grandes profundidades pueden permanecer en las valvas de las grandes conchas de moluscos o en la grava. Los talos arrancados son llevados por la corriente a lugares tranquilos con un fondo fangoso o arenoso, donde continúan vegetando con suficiente iluminación. Las especies con burbujas de aire en el talo, al ser separadas del suelo, flotan hacia la superficie del agua formando grandes racimos (Mar de los Sargazos). Entre las algas pardas marinas, hay un número importante de formas epífitas y endófitas.
En los mares de latitudes templadas y subpolares, las algas pardas alcanzan su máximo desarrollo en los meses de verano, aunque el rápido crecimiento de sus talos comienza a principios de la primavera, cuando la temperatura del agua se aproxima a los 0°C. En los mares tropicales, el desarrollo masivo del marrón se limita a los meses de invierno, cuando la temperatura del agua desciende ligeramente. Algunos tipos de algas pardas marinas se pueden encontrar en áreas muy desalinizadas de los mares con una salinidad inferior al 5‰.
El papel de las algas pardas en la naturaleza es extremadamente grande. Son una de las principales fuentes de materia orgánica en la zona costera, especialmente en los mares de latitudes templadas y subpolares, donde su biomasa puede alcanzar decenas de kilogramos por 1 m2. Además, los matorrales de algas pardas sirven como lugares de reproducción, refugio y alimentación para muchos animales costeros; también crean condiciones para el asentamiento de algas microscópicas y macroscópicas de otros grupos sistemáticos.
La importancia económica de las algas pardas también es grande, especialmente como materia prima para la obtención de diversos tipos de sustancias (por ejemplo, alginatos - sales de ácido algínico, en particular alginato de sodio). Esta sustancia se usa ampliamente para estabilizar varias soluciones y suspensiones. La adición de una pequeña cantidad de alginato de sodio mejora la calidad de los productos alimenticios (alimentos enlatados, helados, jugos de frutas, etc.), diversas sustancias colorantes y adhesivas. Los alginatos se utilizan en la impresión de libros, en la producción de plásticos, fibras sintéticas y plastificantes, para obtener revestimientos y materiales de construcción resistentes a la intemperie. Se encuentran en lubricantes de máquinas de alta calidad, suturas quirúrgicas solubles, ungüentos y pastas en las industrias farmacéutica y de perfumería. En la fundición, los alginatos se utilizan para mejorar la calidad de la tierra de fundición. Los alginatos se utilizan en la producción de electrodos para soldadura eléctrica, que permiten obtener costuras de mayor calidad. Las algas pardas también se utilizan como materia prima para la producción de manitol, que se utiliza en la industria farmacéutica, en la industria alimentaria -para la fabricación de alimentos para diabéticos- y en la industria química -en la producción de resinas sintéticas, pinturas, papel, explosivos y revestimiento de cuero. Las algas pardas contienen una gran cantidad de yodo y otros oligoelementos, por lo que se utilizan en la preparación de harinas forrajeras. En forma fresca y procesada, se utilizan como fertilizantes.
Las algas pardas se han utilizado en medicina desde la antigüedad. Ahora se identifican cada vez más áreas nuevas de su aplicación, por ejemplo, para la fabricación de sustitutos de la sangre, para la preparación de medicamentos que previenen la coagulación de la sangre y promueven la eliminación de sustancias radiactivas del cuerpo. Desde la antigüedad, los humanos han comido algas pardas (principalmente representantes del orden Laminariales).
Las propiedades negativas de las algas pardas incluyen su participación, junto con otros organismos, en el ensuciamiento de barcos, boyas y diversas estructuras hidráulicas sumergidas en agua, lo que empeora su desempeño.
El uso intensivo de macrófitas marinas silvestres, en particular las algas pardas, ha llevado al agotamiento de sus reservas naturales y ha enfrentado a la humanidad con la necesidad de su cultivo artificial. Por lo tanto, en los últimos 30 años, la acuicultura de algas se ha desarrollado significativamente. En Noruega y el Reino Unido, no solo se cultivan con éxito especies del género Laminaria, sino que también se está mejorando la tecnología de su producción. En Francia, se está trabajando para aclimatar representantes del género Macrocystis. La acuicultura de algas marinas se está desarrollando intensamente en los Estados Unidos. En este caso, se presta especial atención a Macrocystis pyrifera. En la URSS se están realizando investigaciones sobre la reproducción artificial de Laminaria saccharina (L.) Lam. en el Mar Blanco. Por lo tanto, el cultivo de algas se está volviendo de naturaleza industrial y se está convirtiendo en una rama cada vez más rentable de la producción de cultivos, a pesar de algunas dificultades económicas y ambientales.
En aguas dulces de latitudes templadas se encontraron 5 especies de algas pardas de la clase Phaeozoosporophyceae: Bodanella lauterbornii Zimmerm. (orden Ectocarpales, familia Ectocarpaceae) (Fig. 18.8, 1), Pleurocladia lacustris A. Br. (orden Chordariales, familia Myrionemataceae) (Fig. 18.8, 2). Heribaudiella fluviatilis (Aresch.) Sved. (orden Chordariales, familia Lithodermataceae (Fig. 18.8, 3)), Streblonema longiseta Arnoldi (orden Chordariales, familia Streblonemataceae) (Fig. 18.8, 4). Sphacelaria fluviatilis Jao (orden Sphacelariales, familia Sphacelariaceae) (Fig. 18.8, 5).
El departamento de algas pardas (Phaeophyta) tiene alrededor de 1500 especies.
Algas pardas vivas casi exclusivamente en los mares(solo unas pocas especies se encuentran en cuerpos de agua dulce). Profundidad relativamente baja, para la mayoría de las especies - 5-15 m, pero algunas especies son comunes a una profundidad de 40-100 m e incluso 200 m Las algas pardas se incluyen en grupo ecológico de bentónicos(abajo) organismos.
Los precursores de los cloroplastos de las algas pardas son bacterias cercanas a Heliobacterium chlorum. El principal pigmento fotosintético es la clorofila a, los auxiliares son los carotenoides, entre ellos la fucoxantina marrón y las xantofilas amarillas. Los pigmentos auxiliares de las algas pardas amplían el espectro de luz absorbido por ellas en la región azul-verde.
Material de repuesto - carbohidrato soluble similar al almidón quelpo.
Talo (talo) - solo multicelular. Talos grandes, a veces de varios metros, de algas marrones se mantienen a flote gracias a las burbujas de aire ubicadas en el talo. En muchos representantes de algas pardas, se ha esbozado la diferenciación de tejidos. Dentro del paso del talo haces vasculares semejante al floema de las plantas superiores. La aparición del sistema vascular está asociada con la necesidad de transportar nutrientes a un talo de varios metros, desde las partes superiores, fotosintéticas, de la planta hasta las inferiores, en las que las condiciones para la fotosíntesis son peores.
Arroz. La estructura de las algas pardas.
En las algas pardas, existen todas las formas de reproducción sexual: isogamia, heterogamia y oogamia. Hay una alternancia de generaciones, generalmente heteromórficas. Reproducción asexual: zoosporas y trozos de talo (reproducción vegetativa).
Las algas pardas forman "bosques submarinos" completos a una profundidad relativamente baja, las costas de todos los mares y océanos de ambos hemisferios circundando con un sólido muro. Estos "bosques submarinos" proporcionan alimento, refugio y criaderos para una gran variedad de vida marina, incluidos muchos peces de pesca deportiva. Después de morir, las algas forman detritos, que son alimento para los organismos planctónicos.
Las algas pardas son ubicuas, pero las especies más grandes se encuentran en los mares de latitudes templadas y septentrionales.
Arroz. 1. Algas pardas: a) macrocystis (Macrocystus); c) sargazo (Sargassum); c) fucús (Fucus); d) algas marinas (Laminaria)
Las algas pardas están muy extendidas en los mares del Lejano Oriente. algas (algas marinas), la longitud del talo es de 5-6 m Laminaria es utilizada como alimento por los pueblos del sudeste asiático.
Algas marrones gigantes encontradas en la costa del Pacífico de América del Sur macrocistis. Su enorme talo alcanza una longitud de 50-60 m, llama la atención que crece en una sola temporada.
En el litoral (parte del fondo expuesta durante la marea baja) de los mares del norte, se forman extensos matorrales fucus(longitud del talo hasta 2 m).
El Atlántico Sur (Mar de los Sargazos) se caracteriza por enormes acumulaciones de algas pardas sargazo"Sargasso" en español significa "uvas", y de hecho, los grupos de burbujas de aire que mantienen a flote el talo de estas algas se asemejan a racimos de uvas. Las especies de sargazo que viven en el Mar de los Sargazos son las únicas algas pardas que flotan en la superficie del agua y no están adheridas al fondo.
Las células de las algas pardas están cubiertas por una capa de celulosa con una capa de un carbohidrato especial: la pectina, que consiste en ácido algínico o sus sales (alginatos). Cuando se mezclan con agua (en una proporción de 1:300), los alginatos forman una solución viscosa.
Los alginatos se utilizan muy ampliamente:
El alcohol hexahídrico se obtiene de las algas pardas manitol, utilizado como sustituto de la sangre, como medicamento en el tratamiento de la diabetes, así como en las industrias ligera y química (en la producción de papel, barnices, pinturas, explosivos y curtido de cuero).
Se consumen algas pardas (algas marinas) en la comida.
Se utilizan las algas pardas y cómo medicamento: como laxante suave, en el tratamiento de enfermedades vasculares, así como fuente de yodo y oligoelementos en enfermedades de la glándula tiroides. Yodo se obtuvo primero a partir de algas pardas, y en el pasado fueron la principal materia prima para su producción. Actualmente, la escala de esta producción ha disminuido drásticamente debido a la aparición de fuentes de yodo más rentables.
Las algas pardas se pueden utilizar como indicadores de yacimientos de oro, porque son capaces de acumularlo en las células del talo.
Las algas pardas también se utilizan en la agricultura, como fertilizante y para la alimentación del ganado.
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Los talos de algas y fucus son los más complejos. Sus talos muestran signos de diferenciación tisular con especialización celular. En su talo, se puede distinguir: una corteza formada por varias capas de células intensamente teñidas; núcleo, que consta de células incoloras, a menudo recogidas en filamentos. En las algas marinas, se forman tubos cribosos y filamentos tubulares en el núcleo. El núcleo realiza no solo una función de transporte, sino también mecánica, ya que contiene hilos con gruesas paredes longitudinales. Entre la corteza y el núcleo de muchas algas pardas, puede haber una capa intermedia de células grandes e incoloras.
El crecimiento del talo en las algas pardas suele ser intercalar y apical, con menos frecuencia basal. El crecimiento intercalar puede ser difuso o puede haber una zona de crecimiento. En representantes grandes, el meristemo intercalar se encuentra en el punto de transición del pecíolo a la lámina de la hoja. Las algas grandes también tienen una zona meristemática en la superficie del talo, el llamado meristodermo (una especie de análogo del cambium de las plantas superiores).
Un tipo inusual de meristema, que se encuentra solo en algunas algas pardas, es el meristema tricotálico, cuyo desarrollo de células ocurre en la base de los cabellos verdaderos. Los cabellos reales se encuentran en la superficie del meristodermo dispersos o en paquetes y, a menudo, están sumergidos en su base en depresiones especiales: criptosomas.
Las etapas flagelares en el ciclo de vida de las algas pardas están representadas solo por gametos y zoosporas. Dos flagelos desiguales unidos lateralmente (espermatozoides dictado tienen un solo flagelo). Por lo general, un flagelo pinnado largo se dirige hacia adelante en las algas pardas, y un flagelo liso se dirige hacia los lados y hacia atrás, pero en los espermatozoides de Laminaria, Sporochnalia y Desmarestia, por el contrario, un flagelo pinnado largo se dirige hacia atrás y un flagelo liso corto. se dirige hacia adelante. Además de los mastigonemas de tres partes, hay escamas y espinas en un flagelo largo; su punta puede estar retorcida en espiral. En la base del flagelo liso hay una hinchazón basal. Los espermatozoides de Fucus alrededor del flagelo tienen una estructura peculiar en forma de embudo: la probóscide, sostenida por microtúbulos de la primera raíz.
Los cuerpos basales de los flagelos están ubicados en un ángulo de casi 110 grados y están conectados por tres bandas estriadas. Una configuración típica de las algas pardas es la presencia de cuatro raíces de microtúbulos. Una raíz consta de 7-5 microtúbulos, dirigidos hacia el extremo anterior de la célula, donde se pliega y retrocede; la otra raíz consta de 5-4 microtúbulos y se dirige en dos direcciones desde el cuerpo basal: hacia los extremos anterior y posterior de la célula; dos raíces más son cortas, cada una de las cuales consta de un microtúbulo. No hay rizoplasto en el sistema radicular. En varias algas pardas, la estructura del sistema radicular difiere de la descrita.
Los alginatos solubles forman parte de la matriz de la pared celular, a veces representan hasta el 40% del peso seco del talo.
Los fucanos (fucoidanos o ascofilanos) son polímeros de L-fucosa y azúcares sulfatados. Su función no ha sido del todo aclarada. Se cree que juegan un papel importante en la unión y germinación del cigoto en las algas fucus.
Algunos dictados, como padina, la cal se deposita en las paredes celulares en forma de aragonito.
En las células de las algas pardas se encuentran de uno a muchos plástidos. Más a menudo, los cloroplastos son pequeños, discoides, parietales. Su forma puede ser estrellada, acintada o laminar; la forma de los cloroplastos puede cambiar con la edad celular. La envoltura del cloroplasto consta de cuatro membranas; donde el cloroplasto se encuentra cerca del núcleo, la membrana externa del retículo endoplásmico del cloroplasto pasa a la membrana externa del núcleo. El espacio periplástido está bien desarrollado. tritilacoide de laminillas; hay una faja laminilla; El ADN del cloroplasto se ensambla en un anillo.
Solo 8 especies pertenecientes a los géneros se encuentran en aguas dulces. Heribaudiella, ectocarpo, Esfacelaria, pseudobodanella, litodermia, pleurocladia y porterinema. Quizás, H. fluviatilis- un componente común de la flora fluvial, pero debido al desconocimiento de este grupo, muchas veces pasa desapercibido en las muestras.
El papel de las algas pardas en la naturaleza es extremadamente grande. Esta es una de las principales fuentes de materia orgánica en la zona costera, especialmente en los mares de latitudes templadas y subpolares; sus matorrales sirven de alimento, refugio y criadero de muchos animales.
Las algas pardas se utilizan como alimento, para la alimentación del ganado, como fertilizantes, para la producción de alginatos y manitol. Cuota anual laminaria y cerca de ella las algas alcanzan los 2 millones de toneladas de peso húmedo, más de un millón de toneladas se produce por la producción de su maricultura en China.
Los alginatos son compuestos no tóxicos con propiedades coloidales, por lo que son muy utilizados en la industria alimentaria y farmacéutica. El ácido algínico y sus sales son capaces de absorber agua de 200 a 300 veces, formando geles que se caracterizan por una alta resistencia a los ácidos. En la industria alimentaria, se utilizan como componentes emulsionantes, estabilizadores, gelificantes y retenedores de agua. Por ejemplo, el alginato de sodio en polvo seco se utiliza en la producción de productos solubles en polvo y en briquetas (café, té, leche en polvo, gelatina, etc.) para su rápida disolución. Las soluciones acuosas de alginatos se utilizan para congelar productos cárnicos y pesqueros. En el mundo, alrededor del 30% de los alginatos obtenidos se utilizan en la industria alimentaria.
En las industrias textil y de pulpa y papel, los alginatos se utilizan para espesar pinturas y aumentar la fuerza de su unión con la base. La impregnación de tejidos con algunas sales de ácido algínico les confiere resistencia al agua, resistencia a los ácidos y aumenta la resistencia mecánica. Se utilizan varias sales de ácidos algínicos para obtener seda artificial. Durante la Segunda Guerra Mundial en los EE. UU. e Inglaterra, se produjo una gran cantidad de telas de camuflaje y redes para edificios residenciales e industriales a partir del ácido algínico y sus sales. Los alginatos se utilizan en la metalurgia como componente de la tierra de moldeo, en la radioelectrónica, como agente aglutinante en la fabricación de ferritas de alta calidad, así como en la minería, la industria química y otras industrias.
En la industria farmacéutica, los alginatos se usan para recubrir tabletas, píldoras, como bases de componentes para varios ungüentos y pastas, como geles transportadores de medicamentos. En medicina, el alginato de calcio se usa como agente hemostático, como sorbente que promueve la excreción de radionúclidos (incluido el estroncio).
En América del Norte, los alginatos se cosechan macrocistis y nereocistis, las especies se utilizan en la costa europea laminaria y Ascophyllum. A finales del siglo XX, la producción anual de alginatos en el mundo alcanzó las 21.500 toneladas: 12.800 toneladas en Europa, 6.700 en América del Norte, 1.900 en Japón y Corea, 100 en América Latina. En Rusia, en 1990, solo se obtuvieron 32 toneladas de alginato de sodio alimentario.
Los fucoidanos son anticoagulantes eficaces, incluso más activos que la heparina. Su uso para la producción de fármacos contra el cáncer y compuestos antivirales se considera prometedor. Incluso en concentraciones muy bajas, pueden inhibir la unión de virus a las superficies celulares. Los fucoidanos pueden formar un moco extremadamente fuerte y viscoso, que se utiliza para obtener emulsiones y suspensiones estables.
El manitol se utiliza como sustituto del azúcar para los diabéticos. Además, se puede utilizar como sustituto del plasma para la conservación de la sangre.
Las células de muchas algas pardas acumulan yodo. Su contenido puede alcanzar el 0,03%-0,3% de la masa fresca de algas, mientras que su contenido en agua de mar alcanza solo el 0,000005% (0,05 mg por litro de agua). Hasta los años 40. siglo 20 Se utilizaron algas pardas para extraer yodo.
La crisis energética que ha sumido a muchos países del mundo en los últimos años ha llevado a la necesidad de buscar nuevas fuentes de energía no tradicionales. Entonces, en los EE. UU., para este propósito, se está estudiando la posibilidad de criar algas. Macrocystis pyrifera con el posterior procesamiento en metano. Se estima que de un área de 400 kilómetros cuadrados ocupada por esta alga se pueden obtener 620 millones de metros cúbicos de metano.
En los últimos años, las algas pardas han llamado la atención por su capacidad de liberar bromuros orgánicos (bromoformo, dibromoclorometano y dibromometano) a la atmósfera. La liberación anual de bromuros orgánicos por parte de las algas alcanza las 10.000 toneladas, cifra comparable a la formación de estas sustancias por parte de la industria. Existe una opinión sobre la relación entre la liberación de bromuros orgánicos y la destrucción del ozono en la atmósfera del Ártico.
Los fósiles que pueden estar relacionados con las algas pardas se remontan al Ordovícico tardío (alrededor de 450 Ma) y se conocen como Winnipegia y talocistis del Silúrico Medio (425 Ma). Pero estos hallazgos no se pueden atribuir con precisión solo a las algas pardas, ya que también son similares a algunas algas verdes y rojas modernas. Los hallazgos de fósiles que definitivamente pueden asociarse con las algas pardas modernas se remontan al Mioceno (5-25 Ma). eso zonaritas y Limnófico recuerda a la moderna dictado y otros Los métodos moleculares determinan la edad de las algas pardas entre 155 y 200 millones de años.
Los marrones son un grupo monofilético, pero las relaciones dentro de él no se comprenden completamente. Hasta la fecha, los datos sobre el análisis de las secuencias de nucleótidos de varios genes, debido a su escasez, aún no reflejan el cuadro completo de la filogenia de las algas pardas. Tradicionalmente, las algas pardas más primitivas se clasificaban como ectocarpus, pero el análisis de las secuencias de genes glóbulos rojos L psa A, psa B y sus combinaciones muestra que no lo son. En los árboles obtenidos en estos estudios, los ectocarpus se encuentran en la parte superior y en la base, representantes del orden. Ishigeales, que se separó temprano del árbol de algas comunes.
No hay duda de que las algas pardas se clasifican como ocrofitas. Dentro de esta división, por una serie de características, durante mucho tiempo se han considerado las más cercanas a las algas doradas. Esta opinión está siendo impugnada actualmente. De acuerdo con las características ultraestructurales, bioquímicas y la comparación de las secuencias de nucleótidos del gen 16S rRNA, las algas pardas son las más cercanas a las tribofíticas. Después de describir la nueva clase Schizocladiophyceae, varios estudios han demostrado que es un grupo hermano de las algas pardas.
La clase contiene alrededor de 265 géneros y 1500-2000 especies. El tipo de organización del talo, la presencia o ausencia de un pirenoide, el método de crecimiento, el tipo de reproducción sexual (isogamia, heterogamia, oogamia) y el ciclo de vida se utilizan para distinguir los órdenes de algas pardas. En los últimos años, en relación con el uso de datos sobre la comparación de las secuencias de nucleótidos de varios genes, el sistema de algas pardas se ha revisado activamente. En diferentes sistemas, se distinguen a partir de 7 o más órdenes, entendiendo de manera diferente el volumen de órdenes de Ectocarpales y Fucales. En 1999, F. Rousseau y B. Reviers propusieron un concepto amplio del orden Ectocarpales s.l., que incluía los órdenes Chordariales, Dictyosiphonales, Punctariales, Scytosiphonales. Al mismo tiempo, se excluyeron Ralfsiales e Ischigeales 2004 (este orden fue descrito para el género ischige, previamente atribuido a la familia Chordariaceae). En un pedido Fucales s.l. se propone combinar los órdenes Fucales y Durvillaeales. En 1998, se describió un nuevo orden de algas pardas, las Scytothamnales, basándose en las características de los plástidos (células estrelladas con pirenoide ubicadas centralmente) y los datos de ADNr de SSU. Este nuevo orden incluye tres géneros: escitothamno, esplacnidio(derivado de dictyosiphon) y estereocladón(derivado de Chordariaceae).
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Las algas marinas, o algas marinas, se utilizan en la cocina, así como con fines medicinales y cosméticos. Sin embargo, hay diatomeas, que también se llaman marrones. Lea sobre estos dos tipos de plantas en este artículo.
Las algas pardas son representantes de las plantas inferiores. El cuerpo de un vegetal marino generalmente se llama talo o talo. Los tejidos y órganos están ausentes. Solo en algunas especies existe una división del cuerpo en órganos. En estas plantas, los científicos aíslan varios tejidos. El talo multicelular se mantiene a flote con la ayuda de burbujas de aire ubicadas en el cuerpo de la planta. Dentro del talo hay haces vasculares. Proporcionan transporte de nutrientes a todas las partes de la planta. Entre los vegetales marinos hay campeones: las algas más grandes. Así, se conocen organismos cuya longitud del talo supera los 10 m Laminaria se adhiere a diversas superficies con la ayuda de rizoides o discos basales.
Hay varios tipos de crecimiento en las algas. O la planta aumenta de tamaño debido a la parte superior, o todas las células del cuerpo se dividen en ella. En algunas especies, solo las células superficiales o zonas especiales del cuerpo tienen la capacidad de dividirse. Las membranas celulares constan de dos capas: celulósica y gelatinosa. Es la capa gelatinosa que incluye sustancias útiles, como carbohidratos, proteínas y sales. Las células contienen un núcleo, cloroplastos en forma de disco y vacuolas.
Los vegetales marinos pueden reproducirse de dos formas: sexual y asexualmente. Algunas especies llevan a cabo la fragmentación de su talo, otras forman brotes. Las esporas de las algas pardas tienen flagelos, es decir, son móviles. Dan lugar a un gametofito que, a su vez, forma células germinales, lo que da como resultado la formación de un esporofito. Una característica interesante de estas plantas es la capacidad de producir feromonas que estimulan la actividad de los espermatozoides.
Las algas rojas y marrones se encuentran con mayor frecuencia en cuerpos de agua salada, es decir, en los mares y océanos. Crecen a una profundidad de hasta 20 m, las especies individuales pueden vivir a una profundidad de 100 m, por lo general, crecen en racimos que forman una especie de matorral. En su mayor parte, las algas viven en latitudes templadas y subpolares, pero hay especies que se encuentran en aguas cálidas. Muy raramente, estas plantas crecen en agua dulce. Los representantes de este departamento se clasifican como organismos bentónicos o de fondo.
Las algas verdes y marrones son capaces de realizar la fotosíntesis. Sus células contienen clorofila, un pigmento verde, con la ayuda del cual se lleva a cabo el proceso de absorción de dióxido de carbono y liberación de oxígeno. En las células de los vegetales marinos no solo hay clorofila, sino también pigmento amarillo, verde y marrón. "Cubre" el tono verde de las algas y les da un color marrón. Además, los pigmentos de "color" aumentan el espectro de luz absorbida por la planta.
Uno de los representantes más famosos de los vegetales marinos es el alga marina. Es familiar para todas las personas como algas marinas. Esta planta es utilizada por las personas como alimento. Laminaria tiene un tallo cilíndrico o tallo. Su longitud no supera el medio metro. Las placas de las hojas parten del tallo, cuyas dimensiones son de varios metros.
Macrocystis, un alga marrón gigante, vive en la costa del Pacífico de América Latina. La longitud de su talo es de 50 a 60 metros, y este no es el límite. En los mares del norte, se puede observar el litoral. Esta es la parte del fondo que queda expuesta durante la marea baja. Es aquí donde puedes encontrar matorrales de fucus. El sargazo vive en el Atlántico Sur y se parece a las uvas en apariencia. Solo este tipo de algas flota libremente en la superficie del agua. Todas las demás especies están firmemente unidas al fondo.
Las algas pardas forman los llamados bosques submarinos. Se asemejan a un muro construido a lo largo de la costa de todos los mares y océanos. Estas formaciones juegan un papel muy importante en la vida de muchas especies marinas, incluidos los peces comerciales. En los "bosques" de algas, busca alimento, se esconde de los depredadores y se reproduce una gran cantidad de organismos. Después de que termina el ciclo de vida de las algas, las células vegetales muertas que forman los detritos sirven como alimento para el plancton.
Las paredes celulares de las algas contienen sales de ácido algínico. Son muy utilizados en la industria alimentaria, en la elaboración de jugos, malvaviscos, mermeladas. Los alginatos se utilizan en perfumería y medicina. Con su ayuda, se hacen ungüentos, cremas, pastas y geles. En la industria química, estas sustancias se utilizan en la síntesis de diversas fibras, la producción de adhesivos, pinturas y barnices. Además, con la ayuda de sales de ácido algínico, se mejora la calidad de impresión. En algunos casos, los vegetales marinos sirven como indicadores de depósitos de oro, ya que esta sustancia se acumula en las células del talo de la planta.
El valor de las algas pardas es grande para los humanos, porque estas plantas pueden usarse como medicinas. Forman parte de laxantes suaves, así como de medicamentos para el tratamiento de enfermedades del sistema cardiovascular. Las algas son una fuente indispensable de yodo para las personas que padecen enfermedades de la tiroides. Un dato interesante es que por primera vez se obtuvo yodo a partir de vegetales marinos.
Hay otro grupo de algas pardas. Estas plantas pertenecen al orden de las diatomeas. Pueden tomar la forma de colonias o existir unicelularmente. La estructura de las algas pardas es bastante interesante. Su cuerpo está dividido en dos mitades: epithecus e hypothecus. Están unidos en una cáscara dura, con la ayuda de la cual se lleva a cabo el metabolismo. La carcasa tiene impregnación de sílice. Esto significa que sus dimensiones son fijas. Debido a la incapacidad del caparazón para crecer, las nuevas generaciones de algas son más pequeñas que sus predecesoras. Las plantas se reproducen por división.
Muy a menudo, las diatomeas existen en forma de colonias tubulares. Toman la forma de arbustos marrones y crecen hasta 20 cm de altura. Las algas pardas viven en rincones oscuros, ubicados cerca de la materia orgánica. Es por eso que a menudo se instalan en acuarios, ocupando todo el espacio libre.
Las diatomeas aparecen en nuevos embalses. Si encuentra manchas marrones en las paredes del acuario después de una o dos semanas de haberlo comprado, es normal. El caso es que el hábitat aún no ha sido habitado: el agua contiene una gran cantidad de carbono y materia orgánica.
Si las algas se asentaron en un acuario viejo, vale la pena combatirlas. Es necesario entender qué es exactamente lo que estaba mal. En primer lugar, es posible que el acuario no esté bien iluminado. En segundo lugar, la aparición de diatomeas contribuye al aumento del contenido de yodo. En tercer lugar, las algas pardas se alimentan de la arena del fondo del acuario, así como de sustratos con silicona. Es necesario resolver los problemas anteriores para evitar el crecimiento de algas.
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