Водоросли где растут: Водоросли – это тоже растения

Водоросли – это тоже растения

Водоросли – одно из самых широких подцарств в царстве растений. Устаревшее название, низшие растения, в наше время используется все реже, тем не менее, такое понятие обусловлено простым строением растений.

Азы альгологии

Водоросли – одноклеточные и многоклеточные фотоавтотрофные растения – они используют свет для вырабатывания энергии. Водоросли растут не только в воде, но и во влажных условиях, отличным местом для проживания водорослей может стать, например, камень, расположенный неподалеку от водоема.

Существует большое количество разных водорослей, различаются они и по цвету: существуют зеленые, бурые и красные водоросли.

Водоросли, вступая в симбиоз (взаимовыгодное содействие) с грибами, образовывают новый организм – лишайники.

Общими характеристиками для большого количества водорослей являются:

• Наличие хлорофилла.
• Фотоавтотрофное питание.
• Тело водорослей не имеет четкого разграничения и называется слоевищем или талломом.
• Водоросли живут только во влажной среде – сырая почва, вода или любое другое место с большим количеством воды.

Область применения водорослей

Чаще всего водоросли применяют в качестве пищи для людей или скота. В прибрежных странах существует много популярных блюд, изготовленных с применением водорослей. Водоросли культивируют для получения биомассы, идущей на корм скоту. В приморских районах водоросли также используют в качестве удобрения.

Водоросли, богатые содержанием йода, используются в фармацевтике для создания лекарств.

Химическая промышленность применяет водоросли для получения йода, целлюлозы, спирта и уксусной кислоты.

Водоросли – не только уникальные растения, которые могут увеличивать свою массу в два раза за сутки, при благоприятных условиях.

Они отлично подходят для использования в качестве корма скоту – в США водоросли прессуют в брикеты, которые затем продаются для животных.

Несмотря на то, что водоросли – простейшее растение, из него можно приготовить большое количество различных продуктов питания: хлеб, супы, шоколад, мармелад. Из водорослей делают также мешковину и ткань для одежды.

Выращивание водорослей в домашних условиях

Выбрать какой вид водорослей стоит выращивать необходимо самостоятельно, они отличаются по цвету, размеру и области применения.

Для того, чтобы вырастить водоросли в домашних условиях, не придется проводить длительные подготовительные мероприятия.

Все, в чем нуждаются водоросли – это вода, обогащенная питательными веществами, углекислота и освещение.

1. Выберите аквариум, в котором будете выращивать водоросли, размер аквариума выбирается на свое усмотрение. К аквариуму приложите нагреватель – так будет сохраняться оптимальная температура для активного размножения растений. На дно аквариума поместите широкий, но плоский камень.
2. Поместите на плиту резервуар с водой, добавьте 1 чайную ложку поваренной соли на каждый литр воды. Нагревайте воду на медленном огне до 27 градусов по Цельсию и мешайте соль до тех пор, пока она полностью не растворится.
3. Налейте воду в аквариум, дайте ей остыть до 22 градусов и установите нагреватель, который будет поддерживать постоянную температуру.
4. Поместите в аквариум свежие водоросли. Корневая структура должна находится на камне, который установлен на дне аквариума. Если растение не сразу прикрепляется к камню, приложите на корневую структуру небольшой камень, который удержит водоросли до тех пор, пока они сами не прикрепятся к камню.
5. Добавьте в аквариум половину стакана жидкого удобрения для аквариумных растений, чтобы обеспечить их питательными веществами.

6. Водоросли нуждаются в большом количестве света, если естественное освещение недостаточно сильное в том месте, где стоит аквариум – установите искусственное освещение, которое подходит для выращивания любых растений, благодаря схожему с естественным освещением спектру.

Водоросли Черного моря — Фото, названия и описание

Главная

❱

Информация о курорте

❱

Черное море

❱

Водоросли Черного моря

Черное море – это целая экосистема, в которой встречается около сотни разновидностей водорослей. Некоторые из них отлично видны отдыхающим, особенно летом, когда вода хорошо прогревается Солнцем и это создает благоприятную атмосферу для быстрого роста и размножения микроорганизмов.

Макроводоросли делятся на три типа:

• зеленые;
• бурые;
• красные (багрянки).

Подобное разнообразие оттенков добавляет очарования Черному морю.

Кладофора бродячая

Это водоросль, не имеющая корневой системы. Она постоянно перемещается в воде, увлекаемая течениями и движением кораблей. Поэтому растение прозвали «бродячей». Структура кладофоры простая – водоросль состоит из связанных вместе мелких ниток. Это «тело» и одновременно «корень» растения. Растет водоросль крайне быстро, особенно летом. Когда от растения отрываются маленькие веточки, они продолжают существовать как самостоятельная форма жизни. Это – яркий пример классического вегетативного размножения. Внутри кладофоры скрываются тысячи видов морских обитателей. Мелкие рыбешки и мальки прячутся там от проплывающих мимо хищников, а на нитях водоросли обитают микроскопические губки, животные-паразиты.

Сцитосифон и энтероморфа

Их называют еще водорослями эфемерами. Они активно разрастаются в теплые весенние дни. Спешат, ведь с летом приходит жара, которая пагубно отражается на жизни водорослей. Встречаются эфемеры на камнях, расположенных глубже.

 

Ульва

Морской салат, он похож внешне на шелковые легкие светло-зеленого оттенка пластины. Некоторые путают его с обычной морской капустой. Нет, ламинария не встречается в водах Черного моря. Ульва довольно распространенное растение. Оно неприхотливо и может спокойно расти даже в мутной, загрязненной воде.

Взмарник

Он растет на глубине, на подводных песчаных лугах. Имеет свою развитую корневую систему. Взмарник нельзя считать классической водорослью, это полноценное цветковое растение, имеющие узкие зеленого оттенка листья и соцветия, напоминающие початки, только без лепестков. Если достать взрослое растение с корнем, то иногда на корнях видно несколько «деток». Луга, покрытые взмарником (зоостером) – места, где любят бывать морские коньки и рыбы-иглы. Последние используют растения как укрытия. Коньки цепляются хвостами и тоже могут укрыться так от внимательных глаз хищников. Мелкие рыбешки и разнообразные мальки играют и резвятся, питаясь микроорганизмами.

Каллитамнион

Красная водоросль, считается одной из наиболее красивых растений на Черном море. Ее веточки похожи на милые крошечные веера. Растет каллитамнион сверху на камнях, лежащих глубоко. Ярко-малиновая окраска выдает расположение водоросли с берега.

Цераниум реснитчатый

Он тоже багряного цвета. Растет ближе, на мелководье. Его можно собирать для создания гербария, ведь у растения имеется скелет. На веточках видны много маленьких поперечных полосок – это известковые колечки, помогающие водоросли сохранять естественную форму.

Вам может быть интересно

Заметили ошибку или неактуальную информацию? Пожалуйста, сообщите нам об этом

Как растут водоросли в море?

Если у вас дома когда-либо был обычный аквариум, то наверняка вы замечали, что на поверхности воды время от времени появлялся (причем ниоткуда) некий зеленоватый налет. Это и есть водоросли. Вспомните, когда вы купались в некоторых озерах и прудах, то к ногам быстро прилипали какие-то непонятные растения. Это также водоросли. Ученые насчитывают тысячи видов водорослей, к тому же растут они буквально по всему миру. Их можно найти в болотах, озерах, прудах, больших реках, маленьких ручейках и даже в океанах. Размеры растений различны: от мелких пористых микроорганизмов до крепких и плотных морских растений, которые достигают в длину 30 метров.

Специалисты относят водоросли к одним из самых примитивных и простых форм растительной жизни. Есть такие водоросли, которые состоят всего лишь из одной независимой ни от чего клетки. Некоторые соединяются в очень длинные цепочки, а некоторые образуют целую систему клеток. Есть такие виды, которые разъединяются и формируют новые колонии.Главным элементом водорослей является хлорофилл, при помощи которого растения способны поглощать солнечные лучи и вырабатывать необходимые питательные вещества. Именно этим водоросли отличаются от родственных им растений, точнее грибов.

Самыми распространенными считаются зеленые водоросли, которые в большом количестве живут в тихих водах в виде зеленоватого налета непосредственно на поверхности воды. Кроме хлорофилла в некоторых водорослях, например, в гигантских морских и в ламинарии (бурого цвета) содержится коричневый пигмент с желтым оттенком. Стебли коричневых водорослей такие крепкие и прочные, что их часто используют в изготовлении канатов и веревок, а также из них получают йод, столь незаменимый в медицине.

Красные водоросли — это довольно красивые морские растения. Они не только имеют прекрасную окраску, но и отличаются нежностью по своей форме. В некоторых местах их такое большое количество, что морская вода легко приобретает красноватый оттенок. Это можно наблюдать, к примеру, в Красном море. А вот диатомовые водоросли имеют ультра мелкие чешуйки. Когда водоросль умирает, эти чешуйки опускаются на дно моря, формируя отложения, толщина которых иногда доходит до нескольких метров.

Многоклеточные водоросли — урок. Биология, Бактерии. Грибы. Растения (5–6 класс).

Многоклеточные зелёные водоросли

Тело многоклеточных водорослей (слоевище) может иметь нитевидную или листовидную форму.

 

В водоёмах со стоячей водой часто можно обнаружить ярко-зелёные комки. Эти комки состоят из скользких нитей зелёной водоросли спирогиры. Клетки спирогиры вытянуты в длину, имеют клеточную стенку из целлюлозы и покрыты слизью. Они соединены между собой торцами в образуют нити. В клетках находится цитоплазма с закрученными в спираль лентовидными хроматофорами.

 

В водоёмах c проточной водой встречается ещё одна нитчатая водоросль — улотрикс.  Его ярко-зелёные нити прикреплены к различным подводным предметам. Нити улотрикса образованы короткими клетками, соединёнными между собой. В каждой клетке имеется ядро и хроматофор, напоминающий по форме  незамкнутое кольцо. Нить улотрикса растёт за счёт деления клеток.

Большое количество многоклеточных зелёных водорослей обитает в солёных водах морей и океанов. Одна из морских зелёных водорослей — ульва, или морской салат. Слоевище ульвы пластинчатое.   Оно состоит из двух слоёв клеток, имеет длину от \(30\) см до \(1,5\) м.

Сложнее устроены пресноводные харовые водоросли. Эти растения по внешнему виду похожи на хвощи. Одну из харовых водорослей — нителлу, или блестянку гибкую, можно увидеть в аквариумах.

Слоевище харовых внешне напоминает высшее растение. Их части могут выглядеть как стебли, листья и корни. Так, к грунту слоевище харовой водоросли прикрепляются ризоидами — нитевидными неокрашенными выростами. Но сходство только обманчивое, по строению эти образования совсем не похожи на органы высших растений.

 

Бурые водоросли

          Ламинария

Бурые водоросли — многоклеточные растения, имеющие желтовато-бурую окраску и обитающие в основном в морской воде.

Размеры бурых водорослей разные. Среди них встречаются микроскопические и огромные (до нескольких десятков метров). По форме талломы бурых водорослей могут напоминать нити, шары, пластины или кусты.  К грунту они прикрепляются с помощью дисковидных выростов основания или ризоидами. Удерживать слоевище вертикально некоторым бурым водорослям помогают воздушные пузыри. 

В северных морях широко распространена ламинария, или морская капуста. На небольших глубинах в Чёрном море можно увидеть бурую водоросль цистозейру.

Красные водоросли

Красные водоросли, или багрянки — это многоклеточные растения, живущие в морях и океанах.

В пресных водоёмах красные водоросли встречаются редко.

Среди багрянок есть микроскопические формы, но обычно они имеют размеры от нескольких сантиметров до одного метра.

 

Формы слоевищ у красных водорослей разнообразные. Некоторые напоминают нити, другие похожи на цилиндры или рассечённые и разветвлённые пластины.

 

Благодаря наличию в клетках красных пигментов эти водоросли способны улавливать даже тот свет, который проходит сквозь толстый слой воды, и поэтому они могут расти даже на глубине \(100\)–\(200\) м.

Из красных водорослей известны филлофора, порфира и др.

На каких глубинах растут бурые,зелёные одноклеточные и зелёные многоклеточные водоросли? Даю

Все водоросли делят на несколько крупных групп, или отделов, в соответствии с их окраской. Среди них особенно выделяются бурые, красные и зелёные водоросли. Раньше к водорослям причисляли еще и цианобактерий (см. с. 15), диатомей, эвглен и динофлагеллят (см. с. 77). С этими организмами мы уже познакомились в разделах, посвященных бактериям и простейшим. Все красные и бурые водоросли за несколькими исключениями живут в морях и океанах. В отличие от теплолюбивых красных водорослей, бурые водоросли отдают предпочтение холодным и умеренным водам как северного, так и южного полушария. Представители отдела зеленых водорослей, наоборот, населяют преимущественно пресные водоемы, хотя среди них есть и морские виды, например ульва.Красные водоросли в основном встречаются на глубинах более 35 м, на глубинах от 6 до 30 м преобладают бурые водоросли, а на глубине до 6 м от поверхности воды в основном встречаются зеленые водоросли. Случайно ли такое распределение? Оказывается, нет.Давайте вспомним, что мы знаем о цвете с точки зрения физики. Известно, что белый цвет состоит из излучений семи цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Также известно, что цвет предмета определяется тем, какие лучи он отражает от своей поверхности: красные, предметы отражают красные лучи, поглощая все остальные. Мы видим, естественно, только отраженный свет. Так и окраска водорослей зависит от того, какого цвета лучи ими улавливаются, а какого – отражаются.Растениям придают цвет особые вещества – пигменты, с помощью которых они улавливают энергию солнечных лучей. Образно выражаясь, пигменты – это своего рода световые ловушки. На небольших глубинах, где царствуют зеленые водоросли, растения в основном поглощают красно–оранжевые лучи и отражают зеленые. В этом им помогает зеленый пигмент – хлорофилл.Но помимо хлорофилла, имеющегося у всех фотосинтезирующих организмов, у растений есть и другие пигменты. На глубине до тридцати метров, где преобладают желтые лучи солнечного спектра, встречаются в основном бурые водоросли. У бурых водорослей хлорофилл маскируется желто–коричневыми пигментами из группы каротиноидов. С каротиноидами вы хорошо знакомы – это они окрашивают морковь и осенние листья в оранжевый цвет. На большие глубины проникают лучи зеленого и голубого цвета. Их улавливают пигменты красных водорослей: голубой – фитоцианин, и красный – фикоэритрин. Хлорофилл у них тоже есть, но опять же маскируется красными пигментами.Вообще, низшие растения при всей простоте своего строения демонстрируют удивительное разнообразие пигментов. (Если вы помните, бактерии тоже устроены просто и однотипно, однако, в биохимическом отношении невероятно разнообразны и изобретательны.) Помимо обязательных для всех растений хлорофилла и каротиноидов, водоросли содержат ряд свойственных только им пигментов: фикоэритрины, фикоцианины, фукоксантин, ксантофиллы, а также разновидности хлорофилла, неизвестные высшим растениям. Каждый из этих пигментов улавливает определенную часть спектра солнечного света. Содержание большого набора пигментов позволяет водорослям максимально полно использовать энергию солнца, поэтому в мастерстве светоулавливания низшие растения не знают себе равных. Это позволяет им расти на глубинах, недоступных вторичноводным растениям, и в темных пещерах, куда почти не проникает свет.Для жизни на поверхности земли нужны другие приспособления. Как правило, света здесь достаточно, но растения часто испытывают недостаток влаги. Нитчатая зеленая водоросль трентеполия часто поселяется на коре старых деревьев, окрашивая их стволы в кирпично–красный оттенок. Особенно красиво смотрятся налеты трентеполии на белом фоне коры берези.Яркую окраску слоевищу водоросли придают капли оранжевого масла, содержащиеся в каждой клетке. Зимой водоросли промерзают насквозь, а в сухое лето временами совершенно высыхают, впадая в анабиоз, но все же сохраняют жизнеспособность, и, как только влажность увеличивается, снова пускаются в рост. Для продолжения роста трентеполия использует любую возможность: капли тумана и росы, брызги дождя. Клетки трентеполии защищены от высыхания толстыми слоистыми оболочками, а капли масла, запасающиеся в цитоплазме клетки, водоросль, вероятно, использует в качестве внутреннего источника воды, как верблюд использует жир в горбу, – дело в том, что при расщеплении жиров образуется большое количество воды.В стремлении жить на суровой, негостеприимной суше трентеполия не одинока. К ее «коллегам» относится и зеленая водоросль плеврококк, образующая порошковатые ярко–зеленые налеты у основания деревьев и пней. 

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

В 2021 году казахстанские школьники будут сдавать по-новому Единое национальное тестирование. Помимо того, что главный школьный экзамен будет проходить электронно, выпускникам предоставят возможность испытать свою удачу дважды. Корреспондент zakon.kz побеседовал с вице-министром образования и науки Мирасом Дауленовым и узнал, к чему готовиться будущим абитуриентам.

— О переводе ЕНТ на электронный формат говорилось не раз. И вот, с 2021 года тестирование начнут проводить по-новому. Мирас Мухтарович, расскажите, как это будет?

— По содержанию все остается по-прежнему, но меняется формат. Если раньше школьник садился за парту и ему выдавали бумажный вариант книжки и лист ответа, то теперь тест будут сдавать за компьютером в электронном формате. У каждого выпускника будет свое место, огороженное оргстеклом.

Зарегистрироваться можно будет электронно на сайте Национального центра тестирования. Но, удобство в том, что школьник сам сможет выбрать дату, время и место сдачи тестирования.

Кроме того, в этом году ЕНТ для претендующих на грант будет длиться три месяца, и в течение 100 дней сдать его можно будет два раза.

— Расскажите поподробнее?

— В марте пройдет тестирование для желающих поступить на платной основе, а для претендующих на грант мы ввели новые правила. Школьник, чтобы поступить на грант, по желанию может сдать ЕНТ два раза в апреле, мае или в июне, а наилучший результат отправить на конкурс. Но есть ограничение — два раза в один день сдавать тест нельзя. К примеру, если ты сдал ЕНТ в апреле, то потом повторно можно пересдать его через несколько дней или в мае, июне. Мы рекомендуем все-таки брать небольшой перерыв, чтобы еще лучше подготовиться. Но в любом случае это выбор школьника.

— Система оценивания останется прежней?

— Количество предметов остается прежним — три обязательных предмета и два на выбор. Если в бумажном формате закрашенный вариант ответа уже нельзя было исправить, то в электронном формате школьник сможет вернуться к вопросу и поменять ответ, но до того, как завершил тест.

Самое главное — результаты теста можно будет получить сразу же после нажатия кнопки «завершить тестирование». Раньше уходило очень много времени на проверку ответов, дети и родители переживали, ждали вечера, чтобы узнать результат. Сейчас мы все автоматизировали и набранное количество баллов будет выведено на экран сразу же после завершения тестирования.
Максимальное количество баллов остается прежним — 140.

— А апелляция?

— Если сдающий не будет согласен с какими-то вопросами, посчитает их некорректными, то он сразу же на месте сможет подать заявку на апелляцию. Не нужно будет ждать следующего дня, идти в центр тестирования, вуз или школу, все это будет электронно.

— С учетом того, что школьникам не придется вручную закрашивать листы ответов, будет ли изменено время сдачи тестирования?

— Мы решили оставить прежнее время — 240 минут. Но теперь, как вы отметили, школьникам не нужно будет тратить час на то, чтобы правильно закрасить лист ответов, они спокойно смогут использовать это время на решение задач.

— Не секрет, что в некоторых селах и отдаленных населенных пунктах не хватает компьютеров. Как сельские школьники будут сдавать ЕНТ по новому формату?

— Задача в том, чтобы правильно выбрать время и дату тестирования. Центры тестирования есть во всех регионах, в Нур-Султане, Алматы и Шымкенте их несколько. Школьники, проживающие в отдаленных населенных пунктах, как и раньше смогут приехать в город, где есть эти центры, и сдать тестирование.

— На сколько процентов будет обновлена база вопросов?

— База вопросов ежегодно обновляется как минимум на 30%. В этом году мы добавили контекстные задания, то что школьники всегда просили. Мы уделили большое внимание истории Казахстана и всемирной истории — исключили практически все даты. Для нас главное не зазубривание дат, а понимание значения исторических событий. Но по каждому предмету будут контекстные вопросы.

— По вашему мнению система справится с возможными хакерскими атаками, взломами?

— Информационная безопасность — это первостепенный и приоритетный вопрос. Центральный аппарат всей системы находится в Нур-Султане. Связь с региональными центрами сдачи ЕНТ проводится по закрытому VPN-каналу. Коды правильных ответов только в Национальном центре тестирования.

Кроме того, дополнительно через ГТС КНБ (Государственная техническая служба) все тесты проходят проверку на предмет возможного вмешательства. Здесь все не просто, это специальные защищенные каналы связи.

— А что с санитарными требованиями? Нужно ли будет школьникам сдавать ПЦР-тест перед ЕНТ?

— ПЦР-тест сдавать не нужно будет. Требование по маскам будет. При необходимости Центр национального тестирования будет выдавать маски школьникам во время сдачи ЕНТ. И, конечно же, будем измерять температуру. Социальная дистанция будет соблюдаться в каждой аудитории.

— Сколько человек будет сидеть в одной аудитории?

— Участники ЕНТ не за семь дней будут сдавать тестирование, как это было раньше, а в течение трех месяцев. Поэтому по заполняемости аудитории вопросов не будет.

— Будут ли ужесточены требования по дисциплине, запрещенным предметам?

— Мы уделяем большое внимание академической честности. На входе в центры тестирования, как и в предыдущие годы, будут стоять металлоискатели. Перечень запрещенных предметов остается прежним — телефоны, шпаргалки и прочее. Но, помимо фронтальной камеры, которая будет транслировать происходящее в аудитории, над каждым столом будет установлена еще одна камера. Она же будет использоваться в качестве идентификации школьника — как Face ID. Сел, зарегистрировался и приступил к заданиям. Мы применеям систему прокторинга.

Понятно, что каждое движение абитуриента нам будет видно. Если во время сдачи ЕНТ обнаружим, что сдающий использовал телефон или шпаргалку, то тестирование автоматически будет прекращено, система отключится.

— А наблюдатели будут присутствовать во время сдачи тестирования?

— Когда в бумажном формате проводили ЕНТ, мы привлекали очень много дежурных. В одной аудитории было по 3-4 человека. При электронной сдаче такого не будет, максимум один наблюдатель, потому что все будет видно по камерам.

— По вашим наблюдениям школьники стали меньше использовать запрещенные предметы, к примеру, пользоваться телефонами?

— Практика показывает, что школьники стали ответственнее относиться к ЕНТ. Если в 2019 году на 120 тыс. школьников мы изъяли 120 тыс. запрещенных предметов, по сути у каждого сдающего был телефон. То в прошлом году мы на 120 тыс. школьников обнаружили всего 2,5 тыс. телефонов, и у всех были аннулированы результаты.

Напомню, что в 2020 году мы также начали использовать систему искусственного интеллекта. Это анализ видеозаписей, который проводится после тестирования. Так, в прошлом году 100 абитуриентов лишились грантов за то, что во время сдачи ЕНТ использовали запрещенные предметы.

— Сколько средств выделено на проведение ЕНТ в этом году?

Если раньше на ЕНТ требовалось 1,5 млрд тенге из-за распечатки книжек и листов ответов, то сейчас расходы значительно сокращены за счет перехода на электронный формат. Они будут, но несущественные.

— Все-таки почему именно в 2021 году было принято решение проводить ЕНТ в электронном формате. Это как-то связано с пандемией?

— Это не связано с пандемией. Просто нужно переходить на качественно новый уровень. Мы апробировали данный формат на педагогах школ, вы знаете, что они сдают квалификационный тест, на магистрантах, так почему бы не использовать этот же формат при сдаче ЕНТ. Тем более, что это удобно, и для школьников теперь будет много плюсов.

Морские водоросли » Детская энциклопедия (первое издание)

Растительность высоких гор Растения пресных вод

Водолаз, опустившийся на морское дно недалеко от берега, попадает иногда в густые заросли разнообразной подводной растительности. На дне морского мелководья многие растения так же зелены, как и трава наземных лугов.

Зостера.

В местах, защищенных от волн, где на дне скапливается ил, расстилаются подводные луга высокой изумрудно-зеленой травы — зостеры. В строении и способе размножения у нее много общего с наземными травами. Зостера заселяет песчаное дно мелководных бухт и заливов Черного, Каспийского и Белого морей. Встречается она в европейских, азиатских морях и у берегов Северной Америки. Ее листьями питаются рыбы. После шторма на берегу образуются из зостеры огромные валы высотой до 1,5 м. Здесь ее и собирают, чтобы использовать как упаковочный материал; годится она и для набивки матрацев.

Зостера относится к высшим цветковым растениям, называемым морской травой. Листья морских трав обычно длинные, похожи на узкие ленты. Их цветки просты и невзрачны. Созревшая пыльца переносится водой, попадает на рыльца других растений этого же вида и опыляет их.

Растет в море и большое количество водорослей. Они устроены проще трав. Вместо листьев у них выросты, формой напоминающие листья. Вместо корней — ризоиды — тонкие выросты, способные прикрепляться к морскому дну. Часто водоросли состоят всего лишь из одной клетки, хотя и с несколькими ядрами. По внутреннему строению, окраске и типам размножения водоросли делят на четыре большие группы: сине-зеленые, зеленые, бурые и красные, или багрянки.

Наиболее простое строение у сине-зеленых водорослей. Цвет их клеток обычно голубовато-зеленый. Чаще они встречаются в пресных водах, но есть виды, обитающие и в морях. Обычно они поселяются на скалах и камнях у морского берега в полосе прибоя. В штиль, когда море спокойно, подушечки сине-зеленых водорослей высыхают до тонкой пленочки, чернеют и крепко прилипают к поверхности камней. В штормовую погоду их смачивают волны и они вновь оживают. Особенно много их в бухтах, портах, в местах, загрязненных органическими веществами, близ стоков городских отработанных вод.

Ульва, или морской салат.

В Азовском море вода сильно опреснена, и в ней много органических веществ. Потому и сине-зеленых водорослей в этом море значительно больше, чем в Черном. Летом в период «цветения» этих водорослей Азовское море становится похожим на затянутое тиной болото. Массовое развитие водорослей, а затем их отмирание нередко приводит к гибели морских рыб.

В Красном море растет сине-зеленая водоросль триходесмиум. В период массового развития — «цветения» — эта водоросль приобретает красный оттенок; краснеет и вода в море, отсюда и название «Красное море». После «цветения» триходесмиум загнивает, выделяя очень неприятный запах.

Некоторые сине-зеленые водоросли относятся к группе сверлящих водорослей. Они так мелки, что едва видны невооруженным глазом. Эти водоросли выделяют едкие кислоты, растворяющие известь, и селятся на известняковых поверхностях: на скалах, камнях, на створках моллюсков и домиках червей, на известковых корнях других водорослей. В известняке они протачивают густую сеть тонких каналов. Живут сверлящие водоросли на различной глубине до 40 м от поверхности моря. Могут жить и на прибрежных скалах в полосе прибоя, где довольствуются брызгами волн. К сверлящим относятся и некоторые зеленые водоросли.

Зеленые водоросли живут в пресных водах, а в морях — при устьях реки источников. Нитчатые зеленые водоросли кладофоры и хэтоморфы обычно живут близ берега и нередко к концу лета так разрастаются, что заполняют, как тина, всю прибрежную толщу воды.

Недалеко от морского берега встречается водоросль ульва, или морской салат. Ее листовидные зеленые пластинки похожи на лопух. Обычная их ширина 20-30 см, но попадаются и гигантские экземпляры с шириной пластинок до 1,5 м. Такой рост водоросли объясняется большим содержанием питательных веществ в иле. Ульва поселяется в загрязненных участках моря и очищает воду от избытка растворенных в ней органических веществ.

Макроцистис — великан среди водорослей.

Бурые водоросли встречаются во всех морях, но наиболее крупные из них — ламинарии и фукусы — обитают преимущественно в холодных арктических и антарктических водах. Строение, форма и размеры бурых многоклеточных водорослей разнообразны. Растут они, прикрепляясь к скалам и камням, в неглубоких прибрежных зонах. Некоторые паразитируют на других водорослях. У морских берегов на глубине от 10 до 25 м бурые водоросли образуют подводные «леса».

Фукус

Водоросль лессония внешним видом напоминает пальму. Толщина ее ствола — 10 см, а высота — более 3 м. Вершина ствола ветвистая, и каждая короткая ветвь несет узкие, длинные листовые пластинки.В наших северных и дальневосточных морях широко распространена ламинария. Ее длина достигает 5 м, длина листовидной пластинки — 0,5 м. Ризоиды у ламинарии разветвленные, и на конце каждого разветвления подушечка, плотно присасывающаяся к скалам и камням. Ламинарии — многолетние растения, «листья» их ежегодно сменяются. Эти водоросли богаты витаминами, содержат йод и сахар. Некоторые виды ламинарии съедобны.

Макроцистис — великан среди водорослей. Его длина нередко достигает 60 м, а вес — 150 кГ. Ризоидами макроцистис прочно прикреплен к скалам и камням. Верхняя часть плотного и гибкого ствола достигает толщины каната и покрыта узкими «листьями». У основания листовых пластинок расположены плавательные пузыри, наполненные воздухом. Они придают водоросли большую плавучесть. Качаясь на волнах на протяжении десятков метров, макроцистис издали похож на огромную темную змею.

В прибрежной зоне северных морей часто встречаются заросли фукусов. Любопытно, что растения не погибают при отливе ни от временного обсыхания летом, ни от зимних морозов. Каждый фукус имеет вид темнобурого куста высотой в метр. Его короткий стволик прирастает к скалам и камням, а в верхней части разветвляется на плоские, ремневидные побеги. Эти побеги способны держаться в воде вертикально, так как в них есть пузыри, наполненные воздухом.

Ламинария

В южных морях прибрежные участки заселены другой, родственной фукусам бурой водорослью — цистозирой. Очень много ее в Черном море. Цистозира — сильно разветвленный куст с округлыми в поперечном сечении ветвями. Высота водоросли — около метра.

У берегов тропических морей часто встречается водоросль саргассум. Все виды этой водоросли напоминают высшие растения. Ее побеги похожи на стебли, листовые пластинки имеют вид четко очерченных листьев, веточки с плодовыми органами похожи на соцветия семенных растений, а вздутия плавательных пузырей напоминают ягоды.

На восток от Антильских о-вов среди Атлантического океана расположено Саргассово море. Оно не имеет берегов и ограничено круговым течением.

Люди знали о существовании Саргассова моря еще в глубокой древности, но более близкое знакомство с ним произошло в XV в. В 1492 г. Колумб на пути к Америке пересек это море и определил, что острова, мешавшие продвижению каравелл, образованы плавающими водорослями. Это и были бурые водоросли саргассум. Глубина океана в этом районе около 4000 м. Но воздушные пузыри дают возможность водорослям держаться у поверхности океана и размножаться в плавучем состоянии. Большие скопления саргассума образуют острова шириной в несколько сотен метров.

Красные водоросли, или багрянки, так же как и бурые, очень разнообразны, но размерами далеко уступают им. Большинство красных водорослей прикреплено к скалам, ракушкам или к другим водорослям.

Некоторые из них ведут паразитический образ жизни.

Многие красные водоросли живут на глубинах более 50 м, в полумраке, где зеленые и бурые водоросли уже не выживают из-за недостатка света. Но некоторые виды этих водорослей могут жить и в верхних слоях моря. Чем глубже расположены заросли водорослей, тем больше встречается среди них багрянок. У глубоководных багрянок красный цвет более ярок, чём у мелководных.

Водоросль тропических морей — саргассум.

В Черном море очень распространена красная водоросль — филлофора. Как и многие другие багрянки, она относится к группе «чистолюбивых» водорослей и не терпит загрязнения воды. Филлофора похожа на небольшой, до 30 см высоты, буро-красный кустик. Ее короткий и тонкий стволик обычно заканчивается плоским диском (подошвой), который прикрепляется к скалам, створкам моллюсков и к другим, более крупным водорослям. Листовидные пластинки филлофоры узкие — не шире 6 мм, длинные, по краям волнистые. Филлофора — многолетнее растение; размножается она не только спорами, но и отводками. Из оторвавшегося от материнского растения куска вырастает новое растение.

В северо-западной части Черного моря на участке в 10 тыс. км² обнаружено громадное скопление филлофоры. Вес всех растений здесь исчисляется примерно в 10 млн. Т. В этом районе Черного моря водорослей больше, чем во всех его остальных частях.

Красная водоросль филлофора.

Филлофора растет здесь на глубине в 20-55 м; большинство растений не прикреплено к грунту, а лежит непосредственно на иле. Лишь немногие экземпляры прикрепляются к створкам ракушек мидий. Массовое скопление филлофоры объясняется круговым течением, ограничивающим этот район, а также обилием питательных веществ в иле. Кроме того, филлофора обладает способностью, не прикрепляясь к грунту, перекатываться по дну моря.

Черноморская филлофора используется промышленностью с 1917 г. Из этой водоросли добывают ценное вещество агар-агар, широко употребляемое в микробиологии и в пищевой промышленности. Из различных видов фукусов и ламинарий в некоторых странах добывают йод. Эти водоросли применяют также в текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности. Водоросли используются и в сельском хозяйстве — как корм для скота; бурые, красные и зеленые, водоросли, выбрасываемые прибоем на берег, применяются в качестве удобрения.

Население многих стран, особенно на Востоке — в Японии и Китае, — употребляет водоросли в пищу. В СССР из морских водорослей изготовляются консервы «морская капуста». Сушеная «морская капуста» продается в аптеках как средство против склероза — заболевания кровеносных сосудов. Некоторые водоросли богаты витаминами: например, в ульве почти столько же витамина А, сколько и в капусте. По содержанию витамина С некоторые водоросли не уступают лимону.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Растительность высоких гор Растения пресных вод

.

Что такое водоросли? | Живая наука

Водоросли — это разнообразная группа водных организмов, способных проводить фотосинтез. Некоторые водоросли знакомы большинству людей; например, водоросли (такие как водоросли или фитопланктон), прудовая пена или цветение водорослей в озерах. Однако существует обширный и разнообразный мир водорослей, которые не только полезны для нас, но и имеют решающее значение для нашего существования.

Определение

Термин «водоросли» охватывает множество различных организмов, способных производить кислород посредством фотосинтеза (процесс сбора солнечной энергии для производства углеводов).Эти организмы не обязательно тесно связаны. Однако некоторые черты объединяют их, в то же время отличающие их от другой основной группы фотосинтезирующих организмов: наземных растений.

По мнению авторов «Водоросли: анатомия, биохимия и биотехнология, 2-е изд.», В первую очередь, водоросли не так сильно дифференцированы, как растения. (CRC Press, 2014). То есть им не хватает настоящих корней, стеблей и листьев, а также сосудистой системы для циркуляции воды и питательных веществ по всему телу.Во-вторых, согласно статье 2014 года, опубликованной в журнале Current Biology, многие водоросли одноклеточные. Они также бывают разных форм и размеров. Они могут существовать как отдельные микроскопические клетки; они могут быть макроскопическими и многоклеточными; живут колониями; или приобретут лиственный вид, как в случае с водорослями, такими как гигантские водоросли. Пикопланктон имеет диаметр от 0,2 до 2 микрометров, а листья гигантских водорослей достигают 60 метров в длину. Наконец, водоросли встречаются в различных водных средах обитания, как пресноводных, так и соленых.

В силу этих характеристик общий термин «водоросли» включает прокариотические организмы — цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, а также эукариотические организмы (все другие виды водорослей). «Поскольку« водоросли »не образуют естественную группу, которая произошла от общего предка, включение цианобактерий в неформальную группу является обычным явлением,« водоросли »являются обычным явлением», — сказала Линда Грэм, профессор ботаники из Университета Висконсин-Мэдисон. «Термин« эукариотические водоросли »исключает цианобактерии.«Также интересно отметить, что хлоропласты, которые являются местом фотосинтеза у наземных растений, представляют собой адаптированные формы цианобактерий. Эти ранние цианобактерии были поглощены клетками примитивных растений где-то в конце протерозоя или в начале кембрийского периода, согласно Музей палеонтологии Калифорнийского университета.

(Прокариоты включают бактерии и археи. Это более простые организмы без организованной клеточной структуры, и их ДНК свободно плавает в виде запутанной массы внутри цитоплазмы.С другой стороны, эукариоты — это все остальные живые организмы: простейшие, растения, грибы и животные. Их ячейки более организованы. У них есть структуры, называемые органеллами, для выполнения ряда клеточных функций, а их ДНК размещается в центральном отделении, называемом ядром.)

Общие характеристики

Среда обитания

Большинство водорослей обитают в водных средах обитания (Current Biology, 2014). ). Тем не менее, слово «водный» почти ограничено в своей способности охватить разнообразие этих сред обитания.Эти организмы могут процветать в пресноводных озерах или в соленых океанах. Они также могут выдерживать различные температуры, концентрации кислорода или углекислого газа, кислотность и мутность. Например, гигантские водоросли обитают на глубине более 200 метров ниже полярных ледников, согласно «Водорослям», в то время как одноклеточные зеленые водоросли Dunaliella salina обитают в очень соленых или гиперсоленых средах, таких как Мертвое море, согласно данным к обзорной статье 2005 года, опубликованной в журнале Saline Systems.Свободно плавающие, в основном одноклеточные водоросли, обитающие в освещенных областях воды, известны как планктонные. Те, что прилипают к поверхностям, известны как бентосные водоросли. Согласно «Водорослям», такие водоросли растут на грязи, камнях, других водорослях и растениях или животных.

Водоросли могут выжить и на суше. Некоторые неожиданные места, где они растут, — это стволы деревьев, мех животных, снежные берега, горячие источники (согласно «Водорослям») и почва, включая пустынные корки (Current Biology, 2014).

В основном водоросли живут независимо друг от друга в различных формах роста (отдельные клетки, колонии и т. Д.).), но они также могут образовывать симбиотические отношения с различными нефотосинтезирующими организмами, включая инфузорий, губок, моллюсков и грибов (в виде лишайников). Одним из преимуществ таких взаимоотношений является то, что они позволяют водорослям расширять горизонты своей среды обитания.

Питание

Как правило, водоросли способны к фотосинтезу и производить собственное питание, используя солнечную энергию и углекислый газ для выработки углеводов и кислорода.Другими словами, большинство водорослей являются автотрофами или, точнее, фотоавтотрофами (отражающими использование ими световой энергии для выработки питательных веществ).

Однако существуют определенные виды водорослей, которым необходимо получать питание исключительно из внешних источников; то есть они гетеротрофны. Такие виды применяют различные гетеротрофные стратегии для получения питательных веществ из органических материалов (углеродсодержащих соединений, таких как углеводы, белки и жиры). Осмотрофия — это поглощение растворенных веществ, а фаготрофия — это поглощение бактерий или другой подобной добычи.Другие водоросли, известные как ауксотрофы, должны получать только необходимые витамины, такие как комплекс B ₁₂ или жирные кислоты (согласно «Водорослям»).

По мнению авторов «Водорослей», широко распространено мнение, что стратегии питания водорослей существуют в спектре, сочетающем фотоавтотрофию и гетеротрофию. Эта способность известна как миксотрофия.

Размножение

Водоросли способны к размножению бесполым или вегетативным путем, а также половым путем.

Согласно авторам «Водорослей», бесполое размножение включает производство подвижных спор, в то время как вегетативные методы включают простое деление клеток (митоз) для получения идентичного потомства и фрагментацию колонии. Половое размножение включает объединение гамет (производимых индивидуально у каждого родителя посредством мейоза).

Цветущие водоросли в Северной Каролине, регионе страны, оборудованном для широкомасштабного выращивания водорослей. (Изображение предоставлено Ильдаром Сагдеевым через PNNL)

Классификация

Цианобактерии

Их также называют сине-зелеными водорослями.Хотя они способны проводить фотосинтез, производящий кислород, и живут во многих из тех же сред, что и эукариотические водоросли, цианобактерии являются грамотрицательными бактериями и, следовательно, прокариотами. Они также способны независимо проводить азотфиксацию, процесс преобразования атмосферного азота в пригодные для использования формы элемента, такие как аммиак.

Приставка «циано» означает синий. У этих бактерий есть пигменты, которые поглощают световые волны определенной длины и придают им характерный цвет.Многие цианобактерии содержат синий пигмент фикоцианин, светособирающий пигмент (он поглощает красные волны света). Все цианобактерии имеют некоторую форму зеленого пигмента хлорофилла, который отвечает за сбор световой энергии в процессе фотосинтеза (Current Biology, 2014). Некоторые другие также содержат красный пигмент фикоэритрин, который поглощает свет зеленой областью и придает бактериям розовый или красный цвет.

Эукариотические водоросли

Эукариотические водоросли полифилетичны, что означает, что они не произошли от одного общего предка.Это ясно демонстрируется в нашем нынешнем понимании древа жизни — генеалогического древа всех живых организмов, организованного их различными эволюционными отношениями. Эукариотические водоросли распространены среди множества различных групп или основных ветвей дерева.

В обзорной статье 2014 года, опубликованной в журнале Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, автор Фабьен Буркилид выделяет пять супергрупп эукариотических организмов: Ophiskontha, Amoebozoa, Excavata, Archaeplastida и SAR (которые включают три группы: Stramenopiles, Alveolata и Rhizaria).

Archaeplastida включает растения и различные виды фотосинтезирующих водорослей, такие как хлорофиты (разновидность зеленых водорослей), харофиты (в основном пресноводные зеленые водоросли) и глаукоцистофиты (одноклеточные пресноводные водоросли). Хлорофиты — это зеленые водоросли, которые обычно образуют партнерские отношения лишайников с грибами.

Динофлагелляты встречаются в альвеолатах. В первую очередь это одноклеточные морские и пресноводные организмы. Многие динофлагелляты утратили свои пластиды — место фотосинтеза — в ходе эволюции и являются фаготропными или живут как паразиты.Еще одни виды водорослей распространены среди Alveolata, Excavata, Rhizaria и Chromista (Current Biology, 2014).

Важность

Вероятно, самый важный вклад водорослей в нашу окружающую среду и благополучие — это производство кислорода посредством фотосинтеза. «Водоросли незаменимы, потому что они производят около половины кислорода в атмосфере Земли», — сказал Грэм LiveScience.

Согласно обзорной статье 2010 года, опубликованной в журнале Biofuels, нефть частично получают из отложений древних водорослей.«Некоторые очень старые нефтяные месторождения приписываются цианобактериям, хотя имена производителей все еще не определены», — сказал Грэм. «Более молодые месторождения нефти, вероятно, возникли из морских зеленых водорослей эукариот, кокколитофорид и другого микроскопического морского фитопланктона». Эти нефтяные месторождения являются ограниченным ресурсом и постепенно истощаются по мере использования людьми. В результате исследователи ищут альтернативы возобновляемым источникам энергии.

Биотопливо из водорослей — многообещающая замена ископаемым видам топлива. Все водоросли обладают способностью производить богатые энергией масла, а некоторые виды микроводорослей естественным образом накапливают большое количество масла в своей сухой массе.Более того, водоросли обитают в различных средах обитания и могут быстро размножаться. Они также эффективно используют углекислый газ. «Водоросли помогают поддерживать стабильный уровень углекислого газа в атмосфере, сохраняя [газ] в органических материалах, включая нефтяные отложения и неорганические карбонатные породы», — сказал Грэм. Зеленые водоросли, диатомовые водоросли и цианобактерии — это лишь некоторые из видов микроводорослей, которые считаются хорошими кандидатами для производства биотоплива (Biofuels, 2010).

Цветение водорослей

Водоросли в форме цветения водорослей получают плохую репутацию за создание токсичных условий в океанах и озерах.По данным Агентства по охране окружающей среды (EPA), «цветение водорослей» относится к безудержному росту определенных микроводорослей, что, в свою очередь, приводит к выработке токсинов, нарушению естественных водных экосистем и увеличению затрат на очистку воды. Цветки приобретают цвет содержащихся в них водорослей. Грэм утверждает, что основными продуцентами токсинов в океанах являются определенные динофлагелляты и диатомовые водоросли. В пресных водах цианобактерии являются основными продуцентами токсинов, хотя некоторые эукариотические водоросли также вызывают проблемы.Грэм отмечает, что в естественных условиях водоросли используют токсины, чтобы защитить себя от поедания мелких животных, и им нужно лишь небольшое количество, чтобы защитить себя.

Основной причиной цветения водорослей является явление, называемое загрязнением питательными веществами. При загрязнении питательными веществами возникает избыток азота и фосфора, который может подтолкнуть водоросли к безудержному росту. Явление вызвано разнообразной деятельностью человека. По данным EPA, удобрения, которые мы используем в сельском хозяйстве и навоз, богаты азотом, в то время как неправильно очищенные сточные воды содержат много азота и фосфора.

«В обществе широко распространено мнение о том, что водоросли ядовиты и их следует устранять при любой возможности. Но это представление неверно, потому что водоросли производят кислород, рыбу [они являются основным источником пищи для водных организмов], масло и многое другое. другие полезные материалы », — сказал Грэм LiveScience. «Только несколько видов вызывают проблемы, и худший из них — Homo sapiens ».

Дополнительные ресурсы

Водоросли, фитопланктон и хлорофилл — системы измерения окружающей среды

Что такое водоросли?

Водоросли — это водные растительные организмы.Они включают в себя множество простых структур, от одноклеточного фитопланктона, плавающего в воде, до крупных водорослей (макроводорослей), прикрепленных к дну океана ² . Водоросли можно найти в океанах, озерах, реках, прудах и даже в снегу где угодно на Земле.

Так что же делает водоросли только растениями, а не растениями? Хотя водоросли часто называют примитивными растениями, можно использовать другие термины, такие как протисты, ⁴ . Протист может быть более точным термином, особенно для одноклеточного фитопланктона ⁸ .Однако более крупные и сложные водоросли, в том числе водоросли и чара, часто ошибочно принимают за погруженные в воду растения.

Отличие этих водорослей от подводных растений в их строении. Макроводоросли проще и прикрепляются к морскому дну с помощью фиксатора, а не настоящих корней. ⁴ . Водные растения, плавающие, погруженные или появляющиеся (начинающиеся в воде и вырастающие), имеют специализированные части, такие как корни, стебли и листья ³ . Большинство растений также имеют сосудистые структуры (ксилему и флоэму), которые переносят питательные вещества по всему растению.Хотя водоросли содержат хлорофилл (как и растения), у них нет этих специализированных структур ⁸ .

Иногда водоросли считаются протистами, а иногда — растениями или хоромистами. Фитопланктон состоит из одноклеточных водорослей и цианобактерий.

Поскольку водоросли могут быть одноклеточными, нитевидными (нитевидными) или растениями, их часто трудно классифицировать. Большинство организаций группируют водоросли по их основному цвету (зеленый, красный или коричневый), хотя это создает больше проблем, чем решает ⁴ .Различные виды водорослей сильно отличаются друг от друга не только пигментацией, но и клеточной структурой, сложностью и выбранной средой ^4,5 . Таким образом, таксономия водорослей все еще обсуждается, и некоторые организации классифицируют водоросли по разным царствам, включая Plantae, Protozoa и Chromista ^4,6,8,9 . Хотя общая классификация царств не всегда согласована, виды, род, семейство, класс и тип каждой водоросли обычно составляют ⁶ .

Чтобы еще больше усложнить эту номенклатуру, одноклеточные водоросли часто подпадают под широкую категорию фитопланктона.

Что такое фитопланктон?

Фитопланктон — это микроорганизмы, плавающие в воде. Они одноклеточные, но иногда могут расти колониями, достаточно большими, чтобы их можно было увидеть человеческим глазом ¹⁶ . Фитопланктон является фотосинтетическим, что означает, что он может использовать солнечный свет для преобразования углекислого газа и воды в энергию ¹¹ .Хотя они подобны растениям в этой способности, фитопланктон не является растением. Термин «одноклеточные растения» неверен и не должен использоваться. Вместо этого фитопланктон можно разделить на два класса: водоросли и цианобактерии ¹⁰ . Эти два класса обладают общей способностью к фотосинтезу, но имеют разные физические структуры. Независимо от их таксономии, весь фитопланктон содержит по крайней мере одну форму хлорофилла (хлорофилл А) и, таким образом, может проводить фотосинтез для получения энергии.

Фитопланктон, как водоросли, так и цианобактерии, встречается в пресной или соленой воде ¹³ .Поскольку им нужен свет для фотосинтеза, фитопланктон в любой среде будет плавать около верхней поверхности воды, где уровень солнечного света достигает ¹⁰ . Большая часть пресноводного фитопланктона состоит из зеленых водорослей и цианобактерий, также известных как сине-зеленые водоросли ¹³ . Морской фитопланктон в основном состоит из микроводорослей, известных как динофлагелляты и диатомовые водоросли, хотя могут присутствовать и другие водоросли и цианобактерии. Динофлагелляты имеют некоторое автономное движение благодаря своему «хвосту» (жгутикам), но диатомовые водоросли находятся во власти океанских течений ¹² .

Микроводоросли

Во всем мире в воде плавают тысячи видов планктонных водорослей или микроводорослей. Зеленые водоросли, диатомовые водоросли и динофлагелляты являются наиболее известными, хотя другие виды микроводорослей включают кокколитофориды, криптомонады, золотые водоросли, желто-зеленые водоросли и эвгленоиды ¹ . В океанах дрейфует так много диатомовых водорослей, что их фотосинтетические процессы производят около половины кислорода Земли ⁹ . Хотя диатомовые водоросли и динофлагелляты являются формами планктонных водорослей, их можно ошибочно классифицировать как красные или коричневые водоросли ⁹ .Красные и коричневые водоросли не считаются фитопланктоном, поскольку они не плавают в свободном плавании. Истинные красные и коричневые водоросли редко бывают одноклеточными и остаются прикрепленными к камням или другим структурам вместо того, чтобы дрейфовать на поверхности ^1,17 . Многоклеточные зеленые водоросли также не считаются фитопланктоном по тем же причинам. Чтобы считаться фитопланктоном, водоросли должны использовать хлорофилл А в фотосинтезе, быть одноклеточными или колониальными (группа одноклеточных), а также жить и умирать, плавая в воде, не прикрепленные к какому-либо субстрату ¹ .

Фитопланктон имеет множество различных структур, но все, за исключением цианобактерий, являются водорослями. Коллаж, адаптированный из рисунков и микрофотографий Салли Бенсусен, Научное бюро проекта NASA EOS

Цианобактерии: сине-зеленые водоросли

Сине-зеленые водоросли, несмотря на их способность проводить фотосинтез для получения энергии, являются разновидностью бактерий. Это означает, что это одноклеточные прокариотические (простые) организмы. Прокариотический означает, что цианобактерии не имеют ядра или других мембраносвязанных органелл внутри их клеточной стенки ⁵ .

Цианобактерии — единственные бактерии, которые содержат хлорофилл А, химическое вещество, необходимое для кислородного фотосинтеза (тот же процесс, что и у растений и водорослей) ^1,14 . Этот процесс использует углекислый газ, воду и солнечный свет для производства кислорода и глюкозы (сахаров) для получения энергии. Хлорофилл А используется для улавливания энергии солнечного света, чтобы помочь этому процессу. Другие бактерии можно считать фотосинтезирующими организмами, но они следуют другому процессу, известному как бактериальный фотосинтез или аноксигенный фотосинтез ¹⁴ .В этом процессе используется бактериохлорофилл вместо хлорофилла A ¹⁹ . Эти клетки бактерий используют углекислый газ и сероводород (вместо воды) для производства сахаров. Бактерии не могут использовать кислород в фотосинтезе и поэтому вырабатывают энергию анаэробно (без кислорода) ¹⁸ . Цианобактерии и другой фитопланктон фотосинтезируют, как и растения, и производят тот же сахар и кислород для использования в клеточном дыхании.

В 2011 году на озере Эри произошло самое сильное цветение сине-зеленых водорослей за десятилетия (Фото: MERIS / NASA; обработано NOAA / NOS / NCCOS)

Помимо хлорофилла А, сине-зеленые водоросли также содержат пигменты фикоэритрин и фикоцианин. , которые придают бактериям голубоватый оттенок (отсюда и название — сине-зеленые водоросли) ¹⁵ .Несмотря на отсутствие ядра, эти микроорганизмы содержат внутренний мешок, называемый газовой вакуолью, который помогает им плавать у поверхности воды ¹³ .

Что такое хлорофилл?

Хлорофилл — это цветной пигмент, содержащийся в растениях, водорослях и фитопланктоне. Эта молекула используется в фотосинтезе, как фоторецептор ²⁰ . Фоторецепторы поглощают световую энергию, а хлорофилл, в частности, поглощает энергию солнечного света ¹⁵ . Хлорофилл заставляет растения и водоросли казаться зелеными, потому что он отражает длины волн зеленого света солнечного света, поглощая при этом все остальные цвета.

Различные формы хлорофилла поглощают волны немного разной длины для более эффективного фотосинтеза.

Однако на самом деле хлорофилл не представляет собой отдельную молекулу. Было идентифицировано 6 различных хлорофиллов ^1,22 . Различные формы (A, B, C, D, E и F) отражают несколько разные диапазоны длин волн зеленого цвета. Хлорофилл А является первичной молекулой, ответственной за фотосинтез ^1,15 . Это означает, что хлорофилл А содержится в каждом фотосинтезирующем организме, от наземных растений до водорослей и цианобактерий ¹ .Дополнительные формы хлорофилла являются дополнительными пигментами, связаны с различными группами растений и водорослей и играют роль в их систематической путанице. Эти другие хлорофиллы все еще поглощают солнечный свет и, таким образом, участвуют в фотосинтезе ²⁰ . В качестве вспомогательных пигментов они передают любую энергию, которую они поглощают, первичному хлорофиллу А вместо непосредственного участия в процессе ^1,21 .

Хлорофилл B в основном содержится в наземных и водных растениях и зеленых водорослях ¹ .У большинства этих организмов соотношение хлорофилла A и хлорофилла B составляет 3: 1 ²¹ . Из-за присутствия этой молекулы некоторые организации объединяют зеленые водоросли в Царство растений. Хлорофилл С содержится в красных водорослях, бурых водорослях и динофлагеллятах ¹⁵ . Это привело к их классификации под Kingdom Chromista ⁴ . Хлорофилл D — второстепенный пигмент, обнаруженный в некоторых красных водорослях, а редкий хлорофилл E — в желто-зеленых водорослях.Хлорофилл F был недавно обнаружен у некоторых цианобактерий около Австралии ²² . Каждый из этих дополнительных пигментов будет сильно поглощать волны различной длины, поэтому их присутствие делает фотосинтез более эффективным ²⁰ .

Другие цветные пигменты

Каждый пигмент поглощает и отражает разные длины волн, но все они действуют как вспомогательные пигменты для хлорофилла А при фотосинтезе.

Хлорофилл — не единственный фотосинтетический пигмент, содержащийся в водорослях и фитопланктоне.Есть также каротиноиды и фикобилины (билипротеины). Эти дополнительные пигменты отвечают за другие цвета организма, такие как желтый, красный, синий и коричневый. Подобно хлорофиллам B, C, D, E и F, эти молекулы улучшают поглощение световой энергии, но они не являются основной частью фотосинтеза. Каротиноиды можно найти почти во всех видах фитопланктона, они отражают желтый, оранжевый и / или красный свет ¹⁵ . В фитопланктоне обнаружены два фикобилина: фикоэритрин и фикоцианин.Фикоцианин отражает синий свет и отвечает за общее название цианобактерий — сине-зеленые водоросли. Фикоэритрин отражает красный свет и содержится в красных водорослях и цианобактериях.

Некоторые водоросли выглядят зелеными, несмотря на присутствие этих дополнительных пигментов. Так же, как и в растениях, хлорофилл в водорослях имеет более сильное относительное поглощение, чем другие молекулы. Как доминирующий признак, более интенсивные отраженные зеленые волны могут маскировать другие, менее отраженные цвета ²⁰ .В зеленых водорослях хлорофилл также содержится в более высокой концентрации по сравнению с дополнительными пигментами. Когда дополнительные пигменты более концентрированы (например, в красных водорослях, бурых водорослях и цианобактериях), можно увидеть другие цвета ²³ .

Что такое фотосинтез?

Фотосинтез — это процесс, при котором организмы используют солнечный свет для производства сахаров для получения энергии. Растения, водоросли и цианобактерии проводят кислородный фотосинтез ^1,14 .Это означает, что им требуется углекислый газ, вода и солнечный свет (солнечная энергия собирается хлорофиллом А). Растения и фитопланктон используют эти три ингредиента для производства глюкозы (сахара) и кислорода. Этот сахар используется в метаболических процессах организма, а кислород, образующийся в качестве побочного продукта, необходим почти для всей другой жизни, как под водой, так и на суше. ^1,24 .

Фотосинтез использует воду, углекислый газ и солнечный свет для производства энергии и кислорода.

Подводный фотосинтез

Фитопланктон, дрейфующий под поверхностью воды, все еще осуществляет фотосинтез.Этот процесс может происходить до тех пор, пока доступно достаточно света для поглощения хлорофиллом и другими пигментами. В океане свет может достигать 200 м ниже поверхности ²⁵ . Эта область, куда может попасть солнечный свет, известна как эвфотическая зона. Фитопланктон и другие водоросли можно найти по всей этой зоне.

Что влияет на фотосинтез?

Поскольку для фотосинтеза требуется свет, количество доступного света будет влиять на этот процесс. Фотосинтетическая продукция достигает пика в течение дня и снижается после наступления темноты ²⁴ .Однако не весь свет можно использовать для фотосинтеза. Только диапазон видимого света (от синего до красного) считается фотосинтетически активным излучением ¹ . У ультрафиолетового света слишком много энергии для фотосинтеза, а инфракрасного света недостаточно. Если фитопланктон подвергается воздействию слишком большого количества ультрафиолетового света, чрезмерная солнечная энергия может разорвать молекулярные связи и разрушить ДНК организмов ²⁷ .

Синий и красный свет более эффективно используются в фотосинтезе.

В видимом спектре света хлорофилл сильно поглощает красный и синий свет, отражая зеленый свет ⁴⁸ .Вот почему фитопланктон, особенно цианобактерии, могут процветать на дне эвфотической (освещенной солнцем) зоны, куда может проникать только синий свет. Поскольку синий свет обладает высокой энергией и сильно поглощается хлорофиллом, его можно эффективно использовать в фотосинтезе.

Мутность или наличие взвешенных частиц в воде влияет на количество света, попадающего в воду. ¹ . Чем больше в воде осадка и других частиц, тем меньше света сможет проникнуть внутрь.Чем меньше света доступно, тем меньше фотосинтетическое производство. В мутной воде фотосинтез более вероятен на поверхности воды, чем на дне озера, поскольку доступно больше света. .

Температура влияет на скорость фотосинтеза различных водорослей.

Температура воды также влияет на скорость фотосинтеза. ¹ . Как химическая реакция, фотосинтез инициируется и ускоряется теплом ²⁶ . По мере увеличения продукции фотосинтеза увеличиваются и коэффициенты воспроизводства фитопланктона ¹³ .Это влияет на большие сезонные колебания популяций фитопланктона ¹³ . Однако степень влияния температуры на фотосинтез водорослей и цианобактерий зависит от их вида. Для всего фитопланктона фотосинтетическая продукция будет увеличиваться с повышением температуры, хотя каждый организм имеет несколько иной оптимальный температурный диапазон ¹ . Когда эта оптимальная температура превышается, фотосинтетическая активность, в свою очередь, снижается. Слишком большое количество тепла денатурирует (разрушает) ферменты, используемые в процессе, замедляя фотосинтез, а не ускоряя его ²⁶ .

Почему фитопланктон важен?

Микроскопический фитопланктон играет одну из самых важных ролей в регулировании климата, снабжении кислородом и производстве продуктов питания. Эти одноклеточные организмы ответственны за более чем 40% фотосинтетической продукции Земли ²⁸ . Этот процесс использует углекислый газ, который помогает регулировать уровень CO2 в атмосфере, и производит кислород, необходимый для существования других организмов ²⁸ .

Oceanic Food Web

Фитопланктон вырабатывает собственную энергию из солнечного света.Все другие организмы потребляют их прямо или косвенно в качестве источника углерода.

Фитопланктон составляет основу океанической пищевой сети. Пищевая сеть — это сложная сеть организмов и пищевых цепей (кто-кто-ест). Чтобы выжить, каждому живому существу нужен органический углерод ²⁹ . Органический углерод можно найти во многих вещах, включая сахара (глюкоза = C6h22O6), растения и животных. Фитопланктон производит необходимый сахар посредством фотосинтеза. Поскольку они способны производить свою собственную энергию с помощью света, они считаются автотрофными (самоподдерживающимися).Фитопланктон и другие автотрофы называются первичными продуцентами и составляют основу пищевой сети ¹¹ . Эти организмы называются «первичными», потому что все другие организмы полагаются на них (прямо или косвенно) как на источник пищи ²⁹ .

Фитопланктон обычно потребляется зоопланктоном и мелкими морскими организмами, такими как криль. Затем эти существа поедаются более крупными морскими организмами, такими как рыбы ^29,30 . Эта цепочка продолжается до высших хищников, включая акул, белых медведей и людей.

Производство кислорода

Все растения, водоросли и цианобактерии участвуют в кислородном фотосинтезе (верхнее уравнение), что означает, что они нуждаются в воде и выделяют кислород. Докембрийские бактерии использовали сероводород вместо воды (нижнее уравнение) и не выделяли кислород в качестве побочного продукта.

В процессе фотосинтеза фитопланктон производит кислород в качестве побочного продукта. Из-за своей обширной и широко распространенной популяции водоросли и цианобактерии ответственны за примерно половину всего кислорода, содержащегося в океане и нашей атмосфере ¹⁰ .Таким образом, океанические формы жизни не только питаются фитопланктоном, но также нуждаются в растворенном кислороде, который они производят, чтобы жить.

До того, как растения, водоросли и фитопланктон использовали воду для фотосинтеза, бактерии использовали h3S и другие органические соединения для фиксации CO2. ³¹ . Ранние цианобактерии были первым организмом, который использовал воду для фиксации углерода ³¹ . Использование h3O привело к попаданию свободного кислорода (O2) в окружающую среду в качестве побочного продукта. Начало кислородного фотосинтеза стало поворотным моментом в истории Земли.Этот процесс медленно изменил инертную докембрийскую атмосферу на богатую кислородом среду, известную сегодня как ³¹ . Несмотря на микроскопические размеры, ранние цианобактерии оказали постоянное влияние на окружающую среду Земли.

Фиксация углерода и климат

Фитопланктон не только обеспечивает пищу и кислород почти для всей жизни на Земле, но и помогает регулировать неорганический углерод (углекислый газ) в атмосфере ¹⁷ . Во время фотосинтеза молекулы углекислого газа и воды используются для производства сахара для получения энергии.Процесс включения неорганического углерода в органический углерод (глюкоза и другие биологически полезные соединения) называется фиксацией углерода и является частью биологического углеродного насоса ¹¹ .

Поскольку связывание углерода и производство кислорода являются частью одного и того же процесса, степень участия фитопланктона находится в одном масштабе. Фитопланктон потребляет такое же количество углекислого газа, как и все наземные растения вместе взятые ¹¹ . Фитопланктон может вытягивать углекислый газ из атмосферы или океана, но имеет аналогичный эффект.CO2, взятый из воды, заменяется CO2 из атмосферы, благодаря закону Генри (содержание растворенного газа в воде пропорционально проценту газа в воздухе над ним ³² . Это потребление помогает поддерживать уровень углекислого газа в проверить, уменьшая его присутствие в качестве парникового газа ²⁸ .

Водоросли и цианобактерии помогают регулировать климат, фиксируя углекислый газ из атмосферы. Этот углерод затем потребляется или разлагается другими организмами, проходя цикл до тех пор, пока не станет выделяется в виде растворенного в воде диоксида углерода или осаждается в осадке.

Когда углекислый газ потребляется, молекулы углерода включаются в структуру фитопланктона, позволяя организму функционировать и расти. ¹¹ . Если фитопланктон не съеден другим организмом (передавая углерод вверх по пищевой цепи), то после смерти он утонет в океане. Как и в случае с другим детритом (неживым органическим материалом), фитопланктон будет разлагаться бактериями, а углерод либо выбрасывается обратно в океан в виде растворенного углекислого газа, либо в конечном итоге осаждается в донных отложениях ³³ .Благодаря фитопланктону этот биологический углеродный насос ежегодно удаляет из атмосферы около 10 триллионов килограммов (10 гигатонн) углерода, передавая его в глубины океана ¹¹ .

С точки зрения климата, этот процесс помогает поддерживать глобальную температуру поверхности ¹¹ . Без этого цикла атмосферный CO2 повысился бы примерно на 200 частей на миллион (текущие уровни составляют около 400 частей на миллион) ^33,34 . Даже небольшие изменения в популяциях фитопланктона могут повлиять на атмосферу и мировой климат ¹¹ .

Типичные уровни и факторы, влияющие на продуктивность

Популяции фитопланктона и их последующая фотосинтетическая продуктивность будут колебаться из-за ряда факторов, большинство из которых являются частью сезонных изменений. ³⁰ . Наибольшее влияние на уровни фитопланктона оказывает дефицит питательных веществ ¹³ . В то время как уровень солнечного света влияет на продуктивность, уровни питательных веществ влияют на рост фитопланктона и популяции. В то время как любой фитопланктон живет всего несколько дней, популяционный бум может длиться неделями при правильных условиях ¹¹ .

Поскольку популяции фитопланктона сезонно растут и сокращаются, типичные концентрации варьируются не только в зависимости от местоположения, но и от месяца к месяцу ³⁰ . Ожидаемые уровни должны основываться на местных сезонных данных за предыдущие годы. Хотя изменения в пределах одного календарного года являются нормальным явлением, численность населения должна соответствовать предыдущим сезонным колебаниям из года в год. Если концентрации фитопланктона аномально высокие или низкие для сезона, это может указывать на другие проблемы, связанные с качеством воды, которые необходимо решить.

Влияние солнечного света

Концентрация растворенного кислорода будет увеличиваться в течение дня из-за производства фотосинтеза и снижаться ночью после захода солнца, и вместо этого фитопланктон начинает дышать.

Фитопланктону для фотосинтеза требуется солнечный свет. Если солнечный свет ограничен, продуктивность фитопланктона снизится. Это можно увидеть в ежедневном цикле, поскольку уровень кислорода колеблется в зависимости от уровня освещенности в течение дня. Однако, если солнечный свет недоступен или минимален в течение длительного периода времени, водные организмы будут потреблять растворенный кислород быстрее, чем фитопланктон может его восстановить, что приведет к резкому падению уровней растворенного кислорода на ¹ .Фитопланктон отвечает за большую часть растворенного кислорода, содержащегося в поверхностных водах ¹⁰ . Поскольку кислород необходим рыбам и другим водным организмам, снижение продуктивности фотосинтеза пагубно для водных популяций. Без фитопланктона снабжение океана кислородом сократилось бы вдвое. Как в пресной, так и в морской воде длительное снижение продуктивности фитопланктона может привести к гибели рыбы (массовому вымиранию рыбы) ¹ .

Хотя фитопланктону требуется солнечный свет для фотосинтеза и производства кислорода, слишком много света может быть вредным для фотосинтетического производства.Ультрафиолетовый свет солнца может повредить ДНК фитопланктона, подавляя фотосинтетический путь ³⁵ . В очень яркие дни УФ-В излучение может снизить фотосинтез на 8,2% ³⁵ . Вот почему скорость фотосинтеза достигает пика утром и снижается в полдень (когда уровень радиации самый высокий) ¹ .

Влияние питательных веществ

Эвтрофикация вызывается увеличением уровня питательных веществ. Это может привести к цветению водорослей и снижению уровня растворенного кислорода.

Хотя фитопланктон использует фотосинтез для производства сахара для получения энергии, ему по-прежнему нужны другие питательные вещества для роста и воспроизводства. ⁷ . Эти питательные вещества обычно представляют собой фосфор, азот и железо, хотя для некоторых видов также требуются кремний, кальций и другие следы металлов ^11,13 . Чем больше питательных веществ (особенно фосфора) присутствует в водоеме, тем больше будет расти водорослей и фитопланктона. ⁷ . Повышение концентрации питательных веществ в водоеме называется эвтрофикацией ¹³ .Эвтрофикация часто является индикатором сельскохозяйственных стоков, которые могут поднять концентрации фосфора и азота до очень высоких уровней. Если питательных веществ слишком много, водоросли образуют цветение, что может быть очень вредным для качества воды и здоровья водной среды. ⁷ .

Недостаток железа в открытом океане ограничивает рост фитопланктона ¹⁰ . Азот и фосфор также недостаточны вдали от береговой линии и также могут быть ограничивающими факторами ¹³ . Однако циркуляция океана может вызвать апвеллинг, который перемещает глубокую, богатую питательными веществами воду вверх в фотик (зону солнечного света), заменяя обедненные питательными веществами поверхностные воды ³⁰ .Апвеллинг, сезонное таяние льда и сельскохозяйственные стоки могут повысить уровень питательных веществ, что приведет к увеличению популяций фитопланктона.

Типичные уровни пресной воды

В пресных водах умеренного пояса рост зимой ограничен из-за низких температур и света. Сильное увеличение весны обычно происходит по мере улучшения условий освещения и начала перемешивания воды ¹ . Летом фитопланктон процветает, пока запас питательных веществ не иссякает.В тропических озерах распределение фитопланктона довольно стабильно в течение всего года, а сезонные изменения численности населения часто очень незначительны. ¹ . В умеренных и приполярных водах сезонные колебания обычно довольно велики. Колебания численности населения также происходят, если сельскохозяйственные стоки приносят дополнительные питательные вещества в водоем.

Типичные уровни соленой воды

Морской фитопланктон можно найти по всему миру, обитая в световой (солнечной зоне) океана.Цианобактерии предпочитают жить у дна этой зоны, ближе всего к богатой питательными веществами глубокой воде, при этом получая достаточно солнечного света для фотосинтеза. ¹ . Однако в любой морской среде популяции фитопланктона различаются не только по сезонам, но и по регионам.

Фитопланктон встречается вдоль береговой линии и в районах апвеллинга. Данные: Средняя концентрация хлорофилла июль 2002 г. — май 2010 г., MODIS, (Фото предоставлено НАСА, Джесси Аллен и Роберт Симмон)

Цветение водорослей может происходить возле полюсов весной, когда много солнечного света и тающий морской лед оставляет позади себя. богатая питательными веществами пресная вода ³⁰ .Этот процесс плавления также подпитывает океаническую конвекцию или циркуляцию ³⁸ . В прибрежной зоне и в открытом океане океаническая циркуляция ответственна за концентрацию фитопланктона.

Эта циркуляция может вызвать апвеллинг (вынос богатой питательными веществами воды на поверхность) и спровоцировать перенос фитопланктона. Подобно таянию морского льда, апвеллинг является сезонным явлением. Протяженность и расположение апвеллов зависят от характера ветров, которые вызывают течения по всему земному шару. ¹¹ .Поверхностные воды уносятся от берега течениями и заменяются холодной, богатой питательными веществами водой ниже отметки ³⁷ .

Во многих прибрежных регионах южные ветры вызывают этот прибрежный апвеллинг в конце лета и осенью ³⁶ . Поскольку апвеллинг выносит на поверхность воду, богатую питательными веществами, в это время часто появляется цветение фитопланктона. Циркуляция океана и апвеллинг гарантируют, что прибрежная среда имеет самые высокие темпы первичной продукции в океане ¹³ .Приливы, наводнения и течения способствуют повышению уровня питательных веществ в фотической зоне ¹³ .

Последствия необычных уровней

Фитопланктон — важный аспект здорового водоема. Водоросли и цианобактерии обеспечивают водные организмы кислородом и пищей ¹² . В качестве ключевого компонента дисбаланс уровней фитопланктона может вызвать серьезные проблемы. Если доступно слишком много питательных веществ, это может вызвать цветение водорослей. ¹² .Цветение водорослей и перепроизводство фитопланктона могут вызвать токсичные красные приливы и гибель рыбы. С другой стороны, продуктивность фитопланктона может быть ограничена из-за отсутствия необходимых реагентов, таких как солнечный свет. Это снижение продуктивности также может привести к гибели рыбы ³ .

Цветение водорослей и красные приливы

Цветение водорослей на озере Эри, 22 июля 2011 г. (Источник: Национальное управление океанических и атмосферных исследований)

Цветение водорослей — это внезапное увеличение концентрации фитопланктона.Во время цветения чистая вода может покрыться фитопланктоном в течение ³⁹ дней. Цветение этих водорослей может достигать достаточно больших размеров, чтобы их можно было увидеть со спутника, и покрывает сотни квадратных километров ¹¹ . Цветение водорослей бывает разных цветов: от зеленого до красного, коричневого, синего, белого или фиолетового. ⁴³ .

При правильных условиях цветение водорослей может длиться от одной недели до всего лета, несмотря на короткую, несколько дней жизни фитопланктона. ¹¹ . Одно цветение продлится всего одну-две недели, так как популяция фитопланктона погибнет без надлежащего уровня кислорода и питательных веществ.Однако, если водные условия останутся благоприятными, могут произойти последовательные цветения, представляющие собой одну непрерывную популяцию ³⁹ . Цветение водорослей чаще всего происходит в конце лета и в начале осени.

Что вызывает цветение водорослей?

Есть несколько причин, которые могут способствовать цветению водорослей. Это цветение может происходить сезонно, после подъема воды, богатой питательными веществами, или из-за загрязнения, например, сельскохозяйственных стоков. В обоих случаях вода насыщается питательными веществами, создавая идеальную среду для продуктивности фитопланктона ³⁶ .Цветение водорослей может спровоцировать даже естественные причины, например, ливень с последующей теплой солнечной погодой ¹ . Дождь может способствовать стеканию или способствовать смешиванию истощенных и богатых питательными веществами слоев воды. Когда уровни питательных веществ повышаются, рост фитопланктона больше не ограничивается питательными веществами, и может произойти цветение ¹³ .

Красные приливы

Красные приливы, 22 июня 2009 г. (Источник: Национальное управление океанических и атмосферных исследований)

Если концентрация фитопланктона остается постоянной после начального цветения, это может стать красной волной.Одни цветы безвредны, другие могут выделять токсины, угрожающие водным организмам и людям. Это вредоносное цветение водорослей известно как красный прилив. Хотя красные приливы конкретно относятся к вредоносному цветению водорослей (ВЦВ), они часто просто связаны с обесцвечиванием из-за большой концентрации фитопланктона. ^36,43 . Хотя это явление известно как красный прилив, обесцвечивание из-за вредоносного цветения водорослей не всегда бывает красным. Цвет прилива зависит от пигментов, присутствующих в фитопланктоне ³⁶ .В некоторых случаях цветение невозможно увидеть человеческим глазом, хотя он все еще выделяет токсины ⁴³ .

Красные приливы и выделяемые ими токсины могут иметь прямое или косвенное воздействие на здоровье людей и других организмов. Некоторые виды фитопланктона могут задушить рыбу во время цветения, закупоривая или раздражая жабры рыб, не позволяя им поглощать кислород ³⁶ . Это вредоносное цветение водорослей может также вызвать отравление моллюсками у людей и другие неблагоприятные эффекты. ¹³ .Даже во время нетоксичного цветения водорослей водная среда может быть нарушена. Высокие уровни дыхания и разложения фитопланктона могут снизить растворенный кислород до неприемлемого уровня, что приведет к гибели других водных существ ¹³ .

Токсины

Фитопланктон, вызывающий красный прилив, обычно состоит из динофлагеллят, диатомовых водорослей или цианобактерий. Некоторые виды этого фитопланктона могут содержать вредные токсины, которые могут поражать людей и других животных.На нормальном уровне гетеротрофные бактерии в воде расщепляют токсины в этих организмах, прежде чем они станут опасными. ⁵¹ . Когда появляется цветение водорослей, концентрация токсинов увеличивается быстрее, чем бактерии могут их расщепить.

Мидии, моллюски и другие моллюски могут накапливать токсины из фитопланктона.

Некоторые из этих токсинов при употреблении людьми вызывают легкие проблемы, такие как головные боли и расстройство желудка, в то время как другие могут вызывать серьезные неврологические и печеночные симптомы, которые могут привести к смерти. ⁵¹ .Эти эффекты могут быть вызваны прямым или косвенным контактом с цветением водорослей. Прямое воздействие может произойти при купании или питье загрязненной воды. Косвенный контакт может произойти при поедании животных, подвергшихся токсическому цветению, особенно моллюсков.

Моллюски восприимчивы к токсинам, потому что они являются фильтраторами. Кормушки с фильтрами заглатывают пищу, набирая окружающую их воду, а затем отфильтровывают то, что они не хотят проглатывать. Этот метод накапливает токсины внутри системы моллюсков.Организмы, которые поедают моллюсков (включая человека), потребляют концентрированные токсины, которые могут достигать смертельного уровня ⁵² .

Цветение нитчатых водорослей

Нитчатые водоросли — это совокупность микроскопических водорослей, которые собираются вместе в нити и циновки на поверхности воды ⁷ . Эти скопления могут варьироваться от небольшого пушистого клочка у берега до обширного слизистого зеленого покрова. Нитчатые водоросли часто называют прудовой пеной и появляются в эвтрофных (богатых питательными веществами) водоемах.Нитчатые водоросли чаще всего доставляют больше неудобств, чем опасность. ⁷ . Они несколько более управляемы, поскольку скопления водорослей можно физически удалить из воды ^7,44 . В то время как крупное цветение нитчатых водорослей будет препятствовать проникновению солнечного света в воду и погруженных в воду растений, самая большая угроза, связанная с ними, — это кислородное истощение.

Кислородное истощение и гибель рыбы

При появлении цветения водорослей вскоре после этого может произойти гибель рыбы из-за стресса окружающей среды, вызванного цветением.Убийство рыбы, также известное как гибель рыбы, — это гибель большого количества рыбы. Самая частая причина этого события — недостаток кислорода ⁴⁵ .

Если популяция фитопланктона вырастет до чрезмерного количества, количество пригодного для использования кислорода в воде может быть истощено. ⁴⁵ . Кислородное истощение имеет две причины, связанные с цветением водорослей: дыхание и разложение. Водоросли и цианобактерии потребляют кислород ночью (дыхание), когда нет света для фотосинтеза ⁴⁴ .Во время цветения фитопланктон и другие водные организмы (например, рыбы) могут потреблять больше кислорода, чем производится. Точно так же, если большая часть цветения водорослей отмирает сразу, бактерии начнут потреблять кислород, чтобы разлагать мертвые водоросли. Это может снизить концентрацию кислорода до уровня ниже допустимого. Если уровень кислорода станет слишком низким, рыба и другие водные существа могут погибнуть. ⁴⁴ .

Как измерить фитопланктон?

Хотя концентрацию фитопланктона можно измерить путем отбора проб, это может быть сложно и требует много времени.Планктонные сети не всегда улавливают мельчайшие частицы фитопланктона и не дают точной оценки объема воды ⁴⁰ . Коробчатые или трубчатые ловушки имеют точный объем, но требуют лабораторных седиментационных или отстойных камер для концентрации популяции водорослей для подсчета ⁴¹ . Кроме того, фитопланктон можно найти на нескольких глубинах в толще воды, что требует многократных усилий по отбору проб и рискует пропустить слои фитопланктона между глубинами отбора проб ⁴⁰ .Основным преимуществом отбора проб фитопланктона является возможность проанализировать и идентифицировать присутствующие виды ⁴¹ .

Измерение хлорофилла

Более простой и эффективный метод — использовать датчик хлорофилла. Поскольку весь фитопланктон содержит хлорофилл А, датчик хлорофилла может использоваться для обнаружения этих организмов на месте ⁴¹ . Помимо предоставления немедленных данных, его можно использовать для непрерывного или долгосрочного мониторинга и записи. Однако, поскольку датчик хлорофилла предполагает, что все водоросли и цианобактерии имеют одинаковые уровни хлорофилла А, он дает лишь приблизительную оценку биомассы ⁴¹ .Его также нельзя использовать для идентификации конкретных видов.

Несмотря на свои ограничения, измерения хлорофилла на месте рекомендуются в Стандартных методах исследования воды и сточных вод для оценки популяций водорослей ³² . Датчики хлорофилла также являются методом на месте для определения трофического состояния (богатый питательными веществами, стабильный или бедный питательными веществами) водной системы ⁴⁷ . Высокое содержание хлорофилла является показателем эвтрофикации.

Хлорофилл измеряется в микрограммах на литр (мкг / л).Датчики хлорофилла полагаются на флуоресценцию для оценки уровней фитопланктона на основе концентраций хлорофилла в образце воды ⁴⁷ . Флуоресценция означает, что когда хлорофилл подвергается воздействию высокой длины волны (приблизительно 470 нм), он излучает свет меньшей энергии (650-700 нм). ⁴⁷ . Затем этот отраженный свет можно измерить, чтобы определить количество хлорофилла в воде, что, в свою очередь, оценивает концентрацию фитопланктона. Эти оценки затем используются для разработки предельных значений параметров для водоемов.Например, Департамент экологических служб Нью-Гэмпшира предоставляет следующие рекомендации по содержанию хлорофилла в отношении качества реки: измерение хлорофилла ниже 7 мкг / л находится в пределах желательного диапазона. 7-15 мкг / л менее желательно, а более 15 мкг / л считается проблематичным. ⁴² .

Измерение сине-зеленых водорослей

Сине-зеленые водоросли или цианобактерии — единственный фитопланктон, содержащий фикоцианин и фикоэритрин, что делает пигменты хорошими индикаторами количества цианобактерий в водоеме ¹⁵ .В то время как измерения хлорофилла можно использовать для оценки всей популяции фитопланктона в массе, дополнительные пигменты фикоцианин и фикоэритрин могут быть измерены для конкретной оценки концентраций цианобактерий. Морские цианобактерии имеют более высокий уровень фикоэритрина, в то время как пресноводные виды имеют преобладающее количество фикоцианина.

Подобно датчикам хлорофилла, датчики сине-зеленых водорослей полагаются на флуоресценцию для определения концентрации пигмента ⁴⁹ . Датчики фикоэритрина используют длину волны около 540 нм, а датчики фикоцианина излучают длину волны 600 нм ⁵⁰ .Из-за различий в концентрациях вторичных пигментов между видами рекомендуется использовать датчик фикоцианина BGA в пресноводных применениях и датчик фикоэритрина BGA в морской воде ^49,50 .

Процитируйте эту работу

Fondriest Environmental, Inc. «Водоросли, фитопланктон и хлорофилл». Основы экологических измерений. 22 октября 2014 г. Web. .

Дополнительная информация

Как образуются водоросли — TotalPond

Замечали ли вы когда-нибудь цвет горохового супа или капли зеленого слизистого вещества, плавающие во многих местах вашего пруда? Эта зеленая накипь представляет собой водоросли и часто является признаком неуравновешенного пруда и проблем с качеством воды. Есть много способов лечения, но как вообще образуются водоросли?

Сначала давайте посмотрим, что такое водоросли. Водоросли — это примитивные, в основном водные, одноклеточные или многоклеточные растительные организмы, у которых отсутствуют настоящие стебли, корни, листья и другие структуры, но обычно они содержат хлорофилл.Большая часть прудовой пены — это водоросли, зеленая слизь на камнях в ручье также является водорослями, как и зеленый гороховый суп, который встречается в некоторых богатых питательными веществами озерах. В прудах водоросли называются прудовой пеной или прудовым мхом и обычно образуют зеленоватые маты на поверхности воды. Обычно он начинает расти по краям или дну пруда и «грибами» выходит на поверхность, поддерживаемую выделенным им кислородом. Цветение водорослей может обесцветить воду, отравить или задушить водную жизнь. Водоросли могут вызывать неприятный запах сточных вод или навоза.Самыми распространенными типами водорослей являются планктонные водоросли, которые вызывают цвет горохового супа и могут выглядеть как пена на поверхности воды, похожая на краску. Еще есть нитчатые водоросли, которые могут выглядеть как длинные волокнистые волоски, похожие на хлопок. Этот тип водорослей может образовывать толстые зеленоватые маты на поверхности воды и прикрепляться к камням, бревнам и другим растениям. Сине-зеленые водоросли, также называемые цианобактериями, могут быть токсичными, поскольку могут содержать вредные бактерии и быть опасными для людей и животных.Одна из форм водорослей, напоминающая погруженные в воду растения, называется чара или каменный клык. Чара выглядит как спутанный клубок растений, образующий ковер на дне вашего пруда. Он имеет хрустящую твердую текстуру и мускусный запах, когда его растирают в руках. Рекомендуется лечить чару в начале цикла ее роста, прежде чем она сможет поглотить минеральные отложения, вызывающие ее рост.

Наиболее частой причиной чрезмерного цветения водорослей в прудах является загрязнение питательными веществами, такими как чрезмерное количество азота, фосфора, углерода и калия.Как правило, количество фосфора контролирует количество водорослей в вашем пруду. Это химические вещества, которые используют прудовые растения в сочетании с углекислым газом и водой для роста и образования новых листьев. В пруду эти питательные вещества невидимы, растворены в воде. Они могут происходить из удобрений, сточных вод, септических систем, сельскохозяйственных земель и биоразлагаемых материалов (например, разлагающихся обрезков газонов, мертвых листьев, фекалий рыб, лягушек, птиц и других водных организмов). Столбики воды с дефицитом кислорода также являются причиной роста водорослей.Пруды с низким уровнем кислорода и высоким скоплением донного ила имеют тенденцию становиться анаэробными. В этом случае уровень кислорода может быть еще более истощен из-за количества кислорода, необходимого для разложения донного ила, и, как следствие, в летние месяцы пруды застаиваются и пахнут, а цветение водорослей ухудшается. Эти условия в сочетании с ярким солнечным светом на поверхности пруда и высокими температурами позволят водорослям бесконтрольно разрастаться.

Теперь, когда вы знаете, как образуются водоросли, узнайте, как держать пруд под контролем.

Уголок водорослей: откуда берутся водоросли?

Уникальные виды транспорта

Водоросли передаются уникальными и очень разными способами. Например, человек и довольно немного перемещают водоросли (знают они об этом или нет). Некоторые виды водорослей перемещаются в результате разного рода деятельности человека. Например, лодки , водные мотоциклы и снаряжение для подводного плавания могут иметь небольшие водоросли. Споры водорослей или клетки водорослей могут высыхать на них и переходить из водоема в водоем. Рыболовные снасти , такие как кулики, удочки и приманки, могут перемещать водоросли из одного водоема в другой.

Но это не только люди. Многие животные могут играть в перемещение водорослей. Животные могут переносить водоросли прямо или косвенно в разные водоемы. Черепахи , например, могут стать хозяином водорослей, которые растут на их панцире. Рыба может есть и выделять водоросли в различных частях пруда. Водоросли прикрепляются к различным животным, таким как ондатры , бобры и аллигаторы .

Однако из злейших виновников водоплавающих птиц, гусей. Водоросли могут прилипать к их перьям, меху и ступням. Что еще хуже, водорослей могут проходить через кишечник водоплавающих птиц. Некоторые водоросли созданы более выносливыми и обладают защитной защитой от кишечной системы водоплавающих птиц. В результате эти водоросли могут проходить насквозь и попадать в новые водоемы, где эти водоплавающие птицы летают и приземляются. Были зарегистрированы случаи перемещения водорослей на тысячи миль, в частности, миграции некоторых из этих водоплавающих птиц.

Водоросли могут также получить около без помощи животных или человека . У многих водорослей есть споры или клетки, которые могут попадать в атмосферу, в воздух вокруг нас. Одна группа ученых поднялась на высоту 500 футов и собрала образец, добавила в него немного воды и питательных веществ, и в этом образце начали расти многие виды водорослей. Просто через ветер, когда клетки водорослей движутся по воздуху, многие виды водорослей могут мигрировать. Они могут поселиться в разных водоемах и расти.Например, вы, вероятно, видели водоросли, растущие в вашем бассейне или ванночке для птиц, или даже просто стакан воды, который слишком долго оставался снаружи. Вероятно, они возникли из атмосферы, из воздуха, упали в воду и начали расти.

Сезонные модели роста

Как и все остальное, водоросли имеют сезонность . В разное время года у вас могут быть разные типы водорослей. Тот факт, что вы недавно начали видеть водоросли одного типа, не означает, что их не было раньше.Он не обязательно попал в ваш водоем. Изменение условий могло привести к тому, что он стал проблематичным, или увеличился до плотности, которая сделала его видимым, или достигла уровня неприятностей.

Качество воды , например, является одним из этих ключевых факторов. Уровни питательных веществ могут способствовать этому росту, будь то сток удобрений или другие изменения в питательных веществах, необходимых этим водорослям для роста. В результате водоросли, которых вы раньше не видели, могут начать расти, создавая неприятные уровни с более высокой плотностью биомассы. Температура влияет на сезонность роста водорослей. Некоторым водорослям нравится прохладная весенняя погода, а другим — теплые погодные условия в конце сезона. В результате всего этого в разное время года могут доминировать разные водоросли.

Предотвращение нежелательного роста

Как предотвратить рост водорослей в воде? Короткий ответ: нет 100% эффективного способа сделать это. Очень сложно предотвратить проникновение птиц или споры или клетки от попадания в ваш организм.Но есть активных действий, которые вы можете предпринять , чтобы не дать водорослям попасть в ваш водоем. Например, если вы часто ловите рыбу, не опускайте ведра с приманкой в воду. Вымойте лодку , прежде чем переходить из одного водоема в другой. Вымойте кулики . Старайтесь не подпускать гусей, лебедей и уток к своему водоему, поскольку они могут переносить много водорослей.

Когда дело доходит до предотвращения выхода водорослей из-под контроля или выращивания некоторых неприятных, ядовитых видов водорослей (о которых мы поговорим в будущем), очень важны питательных веществ .Все, что вы можете сделать, чтобы использовать меньше удобрений, поможет в этом. Попробуйте уменьшить количество листьев и скошенной травы , попадающие в ваш пруд. Когда вы уменьшите количество питательных веществ в своей системе, это определенно может ограничить рост некоторых из этих водорослей.

Некоторые водоросли полезны для вашего пруда . Некоторые из них могут производить кислород, а другие могут двигаться вверх по пищевой цепочке, помогая вырастить крупного окуня. Но толстые маты, образующие пену и даже полезные водоросли с повышенной плотностью могут вызывать проблемы с растворенным кислородом.Следите за типами водорослей и их плотностью, так как многие из них не подходят для системы. Они не продвигаются вверх по пищевой цепочке и на самом деле могут быть потенциальными продуцентами токсинов, которые представляют опасность для людей, домашних животных, домашнего скота, а также рыб и беспозвоночных в вашем организме.

Резюме

В сегодняшнем выпуске мы суммировали причины и источники многих типов водорослей, а также их происхождение. Мы также рассмотрели, как они действуют, и кратко суммировали некоторые из тех факторов, которые могут заставить их выйти из-под контроля.Спасибо, что уделили время сегодня, и спасибо, что посмотрели этот выпуск Уголок водорослей!

Как и почему водоросли растут в резервуаре для хранения воды?

Одна из распространенных проблем, с которой вы можете столкнуться при хранении дождевой воды в резервуаре для воды, — это наличие водорослей. Понимая науку о том, как растут водоросли, вы можете эффективно предотвратить рост водорослей в ваших резервуарах для воды. В этом посте мы расскажем о процессе роста водорослей.

Как растут водоросли?

Водоросли — это одноклеточные или многоклеточные организмы, содержащие хлорофилл.Они растут в процессе фотосинтеза. Во время фотосинтеза хлорофилл поглощает световую энергию всех цветов, кроме зеленого. Зеленый свет отражается от водорослей, что приводит к их зеленому цвету. Процесс фотосинтеза — это средство, с помощью которого водоросли вырабатывают пищу и кислород для выживания. Это эндотермический химический процесс, при котором солнечный свет превращает углекислый газ в сахар. Для того, чтобы фотосинтез происходил, должна присутствовать комбинация углекислого газа, воды и световой энергии.Когда эти элементы присутствуют, водоросли растут.

Проще говоря; Водорослям для роста нужен свет.

Факторы, влияющие на рост водорослей

Часто рост водорослей вызывается не каким-то одним фактором, а скорее вариациями совокупных факторов окружающей среды. Ниже приведены условия, которые будут создавать и поддерживать рост водорослей.

• Свет: Водорослям для роста нужна световая энергия. Чем больше солнечного света проникает в эту область, тем выше шанс для водорослей поддерживать жизнь.
• Питательные вещества: Питательные вещества, такие как азот и фосфор, способствуют росту водорослей.
• Температура: Более теплая вода приводит к увеличению роста водорослей.
• Мутность (прозрачность воды) : Частицы, взвешенные в воде, влияют на то, как распространяется свет. Чем чище вода, тем больше проникает солнечного света.
• Стабильные условия: Большинство водорослей предпочитают стабильные водные условия с минимальной турбулентностью.

6 советов по уменьшению роста водорослей

Если вы уже собираете дождевую воду или только начинаете работать с этой концепцией, есть несколько советов, которые вы должны принять во внимание, чтобы предотвратить рост водорослей.

1. Если вы начинаете все сначала, самый эффективный способ предотвратить рост водорослей в резервуаре для хранения — это приобрести резервуар с технологией LIGHT-BLOCK ™. Проще говоря; это предотвращает проникновение света через боковые стенки резервуара. Без солнечного света водоросли не могут расти!
   
2. Если в вашем аквариуме нет технологии Light Block ™, поместите его в тень, подальше от солнца.
3. Покрасьте свой танк в черный цвет.
4. Если в вашем аквариуме сейчас растут водоросли, добавьте 1/4 чайной ложки отбеливателя на каждый галлон воды, которую вы храните.Отбеливатель убивает такие микроорганизмы, как водоросли. Химическое вещество, лежащее в основе этой эффективной формы удаления водорослей, известно как хлорноватистая кислота. Как только отбеливатель добавлен в воду, это химическое вещество начинает работать, убивая микробы и удаляя водоросли.
5. Или добавьте 4 части хлора на каждые 1 000 000 частей воды. При таком небольшом соотношении воду можно будет пить или поливать.
6. Или: Очищайте внутреннюю часть резервуара мягким средством для мытья посуды и горячей водой один-три раза в год.

Примечание: При использовании отбеливателя или хлора важно очень внимательно следить за соотношением отбеливателя и хлора, чтобы дождевая вода была безопасной для орошения, а также пригодна для питья!

Связанное содержимое: Этот резервуар для воды предотвращает рост водорослей

Если вы собираетесь купить резервуар для хранения воды, не все резервуары одинаковы, особенно когда речь идет о предотвращении роста водорослей.Чтобы предотвратить рост водорослей, обязательно приобретите резервуар для воды, полностью закрывающий солнечный свет (как показано на видео выше). Это избавит вас от необходимости сливать воду, мыть резервуар и ждать, пока дождевая вода снова наполнит резервуар, если вы собираете урожай.

Надеюсь, эта информация о том, как растут водоросли, помогла вам. Если вам нужна дополнительная информация о хранении воды и сборе дождя, подпишитесь на нашу рассылку. Если вас интересуют резервуары для воды премиум-класса, устойчивые к водорослям, вы можете проверить их здесь.

Вредное цветение пресноводных водорослей 101

Перейти к разделу

Возможно, вы читали о водорослях, которые захватывают гигантские участки береговой линии, закрывают пляжи и превращают море в пенистый коричневато-красный цвет в результате явления, известного как красный прилив. Но вредное цветение водорослей влияет не только на наши океаны. Они также образуются в водоемах с пресной водой, из-за чего озера, пруды или ваши любимые бассейны становятся вонючими и слизистыми. Цветение водорослей отвратительно, но, что более важно, оно также может быть опасным, угрожая общественному здоровью и водным экосистемам, а также дорогостоящим, влияя на местную экономику.Хотя это явление не новое (испанские исследователи зафиксировали цветение вдоль побережья Флориды в 1500-х годах), сообщения о вредоносном цветении пресноводных водорослей значительно увеличились за последние 40 лет, и теперь они представляют собой экологическую проблему во всех 50 штатах. Прогнозируется, что изменение климата только усугубит проблему. Вот что вам нужно знать о цветении водорослей, включая его причины и последствия.

Утка пробирается сквозь заросли водорослей во Флориде.

Что такое цветение водорослей?

Имея решающее значение для водных пищевых сетей, водоросли являются фотосинтезирующими организмами, другими словами, они получают энергию для роста от солнца. Цветение водорослей — это чрезмерный рост микроскопических водорослей или подобных водорослям бактерий в пресных, соленых или солоноватых водах. В зависимости от типа водорослей или бактерий, вызывающих это, цветение водорослей может привести к образованию неприятного запаха накипи, пены, пены или пятна, похожего на краску. Цветение водорослей может быть разных цветов, включая сине-зеленый, желтый, коричневый, розовый и красный.

Не все цветущие водоросли токсичны, но исследования показывают, что их число растет. Вредное цветение водорослей или ВЦВ — это цветение, которое производит токсины, опасные для людей и, возможно, других организмов.

Наиболее распространенные виды вредоносных цветений пресноводных водорослей

Любой тип водорослей может размножаться в ВЦВ при правильных условиях. Большинство пресноводных ВЦВ в США производятся цианобактериями.

Цианобактерии (сине-зеленые водоросли)

Цветущие цианобактерии — самый распространенный тип ВЦВ в озерах, прудах и других пресноводных системах в этой стране, хотя они могут встречаться и в солоноватой и соленой воде.Цианобактерии, как следует из названия, являются бактериями, но они выполняют фотосинтез, как и водоросли, и их часто называют сине-зелеными водорослями. Некоторые, хотя и не все, виды цианобактерий могут продуцировать опасные цианотоксины. Наиболее часто встречающийся вид цианобактерий, образующих цветение, — это Microcystis .

Золотые водоросли

Золотые водоросли ( Prymnesium parvum ), хотя и встречаются в основном в океанах, представляют собой возникающую проблему в пресноводных реках, водохранилищах и озерах, особенно в тех, которые имеют более высокую соленость (из-за более высокого содержания минералов), например, найденные в Техасе и Нью-Мексико.Хотя цветение золотых водорослей может вызвать массовую гибель рыбы, не было доказано, что оно представляет угрозу для здоровья человека.

Трубы для отвода поверхностных вод ведут к озеру, заполненному водорослями в Висконсине.

Департамент природных ресурсов штата Висконсин через Flickr

Что вызывает цветение пресноводных водорослей?

ВЦВ возникают как естественным образом в окружающей среде, так и в результате деятельности человека, но последние значительно увеличивают частоту, распространенность и токсичность ВЦВ.Ниже приведены некоторые из основных причин цветения пресноводных водорослей:

Загрязнение питательными веществами

Питательные вещества, такие как азот и фосфор, необходимые для роста растений, являются естественной частью подводных экосистем. Но когда они стекают с городских и сельских поверхностей и в избытке впадают в реку, озеро, пруд или водохранилище — явление, известное как загрязнение питательными веществами, — они действуют как удобрение и способствуют росту водорослей и бактерий. Большая часть избыточных питательных веществ попадает в водные пути через сельскохозяйственные стоки (особенно из навоза и химических удобрений, которые смываются с ферм дождями), утечки отходов с откормочных площадок, ливневые стоки из городских и пригородных территорий и сбросы со станций очистки сточных вод.Согласно последним исследованиям качества воды в стране, проведенным Агентством по охране окружающей среды США, загрязнение биогенными веществами в Соединенных Штатах является проблемой более чем одной трети озер и примерно половины всех рек и ручьев.

Теплая вода

Теплая вода дает цианобактериям конкурентное преимущество. Эти бактерии растут быстрее, чем более доброкачественные водоросли, при более высоких температурах, и как только цветение формируется, может запускаться петля обратной связи: по мере того, как цветы становятся гуще, темные поверхности матов из водорослей поглощают больше солнечного света, что приводит к более теплой воде и большему росту водорослей. .

Тихая вода

Медленно движущаяся или стоячая вода также может термически расслаиваться, что означает, что слой теплой воды, способствующий цветению водорослей, плавает поверх более холодной воды. Факторы, способствующие уменьшению расхода воды или образования прудов, включают засуху, забор воды для орошения или питья, а также изменение естественных водных путей через плотины, каналы и другую искусственную инфраструктуру.

Пристань для яхт Линдона в Линдоне, штат Юта, после вредоносного цветения водорослей, захлестнувшего озеро

Рик Иган / The Salt Lake Tribune через AP

Изменение климата

Изменение климата приводит как к увеличению частоты и продолжительности засух во многих частях страны, так и к усилению экстремальных штормов.Периоды засухи, перемежающиеся с сильными осадками, увеличивают сток с сельскохозяйственных угодий, лужаек и других источников, что приводит к повышению уровня азота в реках и, следовательно, к вредоносному цветению водорослей.

Сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов и освоение земель увеличивают количество углекислого газа в атмосфере. Это способствует вредоносному цветению водорослей, поскольку цианобактерии могут питаться углекислым газом, который не только присутствует на поверхности водоема, но и растворен в воде.А когда водоросли умирают и опускаются на дно пресноводного водоема, они разлагаются и выделяют углерод, который когда-то был изолирован, обеспечивая больше топлива для роста цианобактерий.

Изменение климата и более суровые засухи также изменяют режим стока в пресноводных водоемах и могут усилить конкуренцию за все более дефицитные запасы пресной воды. Уменьшение стока в водотоках означает, что оставшаяся вода будет более теплой и более застойной, создавая условия для цветения водорослей. Если мы продолжим смотреть на естественные водные пути как на наш основной источник воды и не будем применять меры эффективности, сохранения и повторного использования для сокращения чрезмерного забора воды, пресноводные водоемы станут более уязвимыми, чем они уже есть, для ВЦВ и последствий изменения климата .

Собака плавает в цветущих водорослях, покрывающих пруд в Свепсонвилле, Северная Каролина. Собаки подвержены болезням или даже смерти после контакта с токсинами ВЦВ.

Каковы последствия вредоносного цветения пресноводных водорослей?

Риски для здоровья

Люди могут подвергнуться воздействию токсинов ВЦВ при глотании или плавании в загрязненных водах, употреблении в пищу отравленной рыбы или моллюсков (даже когда пища приготовлена, токсины водорослей остаются) или вдыхании переносимых по воздуху капель зараженной воды.В зависимости от уровня воздействия и типа водорослевого токсина последствия для здоровья могут варьироваться от легких до тяжелых и, в крайних случаях, до летального исхода.

Домашние животные тоже уязвимы для ВЦВ, особенно собаки, потому что они, скорее всего, будут плавать или пить воду. В недавней статье, опубликованной в журнале Toxins , было обнаружено 63 случая смерти собак, связанных с ВЦВ, в 13 штатах.

Существует три класса цианотоксинов, каждый из которых имеет разные эффекты:

• нейротоксинов, которые могут вызывать неврологические нарушения;
• пептидные гепатотоксины, которые могут вызвать серьезные повреждения печени; и
• дерматотоксинов, которые могут вызывать раздражение кожи и проблемы с дыханием.

Цианотоксины, наиболее часто встречающиеся в пресноводных экосистемах, — это микроцистины и цилиндроспермопсин, повреждающие печень.

Образец воды, взятый из озера Эри недалеко от Толедо, штат Огайо, после того, как в 2014 году озеро затопило токсичное цветение водорослей

Хараз Н. Ганбари / AP Photo

Источники питьевой воды, находящиеся под угрозой

По оценкам, от 30 до 48 миллионов американцев получают питьевую воду из озер и водохранилищ, которые могут периодически заражаться токсинами водорослей.А кипячение воды, загрязненной ВЦВ, не только не уничтожает токсины, но и увеличивает их концентрацию. К счастью, процессы очистки питьевой воды, как правило, позволяют удалить токсины водорослей, например токсины цианобактерий, но если технологические объекты не поддерживаются в надлежащем состоянии и не обновляются, бактерии могут оставаться в воде. Неадекватная очистка может ухудшить качество воды и поставить под угрозу здоровье населения, а также вывести из строя или даже остановить очистные сооружения. Например, в 2014 году крупная ВЦВ на озере Эри побудила город Толедо, штат Огайо, издать приказ «не пить» на воду из-под крана, от которой в течение трех дней пострадало почти 500 000 человек и более 100 человек заболели.Когда уровни цианотоксина превышают рекомендуемые EPA уровни для водопроводной воды, люди подвергаются риску различных неблагоприятных последствий для здоровья, от желудочно-кишечных проблем до поражения печени и почек.

Экономические затраты

ВЦВ приводят к тому, что озера, водохранилища и реки становятся неприглядными, а иногда и опасными, что снижает стоимость туризма, отдыха, коммерческого рыболовства и стоимости собственности, а также увеличивает затраты на мониторинг, управление и очистку воды. Хотя экономический ущерб от ВЦВ в Соединенных Штатах еще предстоит полностью оценить, по оценкам, цветение пресной воды может стоить стране 4 доллара.6 миллиардов ежегодно. Даже отдельные случаи цветения могут быть сокрушительными для местной экономики. Как говорится в одном отчете EPA за 2015 год, стойкое цветение водорослей в озере Огайо с 2009 по 2010 год привело к потере доходов от местного туризма на 47 миллионов долларов.

Слева: мертвую рыбу, выброшенную на берег во время ядовитого цветения золотых водорослей в Техасе в 2008 году. Справа: речная выдра плавает в кишащем водорослями Капитолийском озере в Олимпии, штат Вашингтон.

Слева направо: Майк Хупер / Геологическая служба США; Джон Д.Андерсон через Flickr

Заболевшие животные

Токсины, выделяемые ВЦВ, могут вызывать крупномасштабную гибель рыб (обычно наблюдаемую в результате цветения золотистых водорослей) и пробираться по пищевой сети, поражая млекопитающих, птиц и других диких животных, которые питаются травами , моллюски или рыба, содержащая токсины.

В Техасе недавно произошла крупная гибель рыбы, опустошившая озеро Тексома, водохранилище на границе Оклахомы и Техаса. Примерно 157000 рыб погибли всего за три дня из-за цветения золотых водорослей.Это был не первый раз, когда озеро подвергалось такому цветению. Об убийстве рыбы в озере Тексома сообщалось с 2004 года, когда погибла почти половина миллиона рыб в водохранилище. По всему штату с 2001 по 2010 год цветение золотых водорослей привело к гибели более 130 крупных рыб и привело к потере более 34 миллионов рыб, что обошлось экономике Техаса более чем в 14 миллионов долларов дохода.

Мертвые зоны

Даже нетоксичные ВЦВ могут оказывать пагубное воздействие на водные экосистемы в виде мертвых зон, участков в водоеме с таким низким содержанием кислорода, что водные организмы не могут выжить.Также известные как зоны гипоксии, мертвые зоны обычно являются результатом эвтрофикации, которая происходит, когда водный путь чрезмерно загрязнен питательными веществами. Когда водоросли и бактерии в период цветения водорослей умирают, процесс разложения использует большую часть окружающего кислорода, в результате чего другие организмы в пораженном водоеме задыхаются и умирают или вынуждены перемещаться, чтобы выжить.

По данным EPA, по всей стране зарегистрировано более 166 мертвых зон. Самый крупный из них, расположенный в северной части Мексиканского залива, демонстрирует, как загрязнение биогенными веществами из бассейна пресноводной реки Миссисипи может воздействовать на побережья и соленые водоемы.Эта мертвая зона появлялась каждый год в последние десятилетия и различалась по размеру. Эксперты прогнозируют, что 2019 год будет соперником 2017 года как крупнейшего из всех, поскольку мертвая зона в устье реки Миссисипи, как ожидается, займет более 8500 квадратных миль, площадь размером с Массачусетс.

Повышенная мутность

Цветение водорослей на поверхности воды создает мутную (облачную) подводную среду, которая не позволяет солнечному свету достигать донных организмов, включая растения.Подводные растения часто являются важным источником пищи и убежищем для других организмов, и без них могут пострадать целые водные пищевые сети и экосистемы. Например, между 1970-ми и 2000-ми годами более темная вода, отчасти из-за цветения водорослей, уничтожила большую часть угря в районе Чесапикского залива. Эта потеря критически важной среды обитания способствовала уничтожению популяций голубых крабов, которые в период с начала 1990-х по 2007 год сократились почти на 70 процентов.

Синий краб, пойманный в Чесапикском заливе к северу от острова Дил, штат Мэриленд,

Программа Уилл Парсон / Чесапикский залив

Предотвращение вредоносного цветения водорослей в пресной воде

За последние несколько десятилетий частота и распространение ВЦВ увеличились, а созданный нами климатический кризис усугубляет условия, благоприятствующие ВЦВ.Сдерживание изменения климата и принятие более эффективных правил для уменьшения загрязнения питательными веществами поможет сократить ВЦВ и смягчить их воздействие на здоровье человека, экосистемы и местную экономику.

Лучшие методы ведения сельского хозяйства

На фермах методы регенерации, улучшающие здоровье почвы, помогают улавливать дождь там, где он выпадает, вместо того, чтобы смывать богатый питательными веществами сток в водоемы. Эти методы включают посев покровных культур, диверсификацию выращиваемых культур, сокращение обработки почвы, правильное внесение компоста и навоза и следование передовым методам внесения удобрений.NRDC работает над расширением внедрения этих передовых методов, сотрудничая со штатами и другими сторонами, чтобы материально вознаграждать фермеров, которые выращивают покровные культуры, стремясь улучшить федеральные инициативы, такие как федеральная программа страхования урожая, чтобы дать фермерам возможность применять методы регенеративного земледелия, и работая над тем, чтобы стимулировать разумные методы выращивания в Законе о сельском хозяйстве — законе, определяющем сельскохозяйственную политику.

Зеленая инфраструктура

Как упоминалось выше, загрязненные стоки производят не только фермы.Ежегодно около 10 триллионов галлонов неочищенных ливневых вод смываются с мощеных поверхностей, через системы ливневой канализации и в водные пути. Этот сток может содержать высокие уровни питательных веществ, которые могут вызвать ВЦВ. Решение, над которым работает NRDC, — это использовать больше зеленой инфраструктуры в городах. Добавление зеленых крыш, посадка деревьев и строительство садов из поглощающих дождь растений — все это улавливает дождевую воду, прежде чем она попадет в водоемы.

Разумная политика в области водных ресурсов и их сохранение

Защита водно-болотных угодий, которые действуют как естественные фильтры для улучшения качества воды, улавливания стока и увеличения биоразнообразия, также жизненно важна.Закон о защите водно-болотных угодий нашей страны — Закон о чистой воде — находится под угрозой со стороны администрации Трампа. Администрация хочет исключить более половины водно-болотных угодий страны из-под защиты. NRDC борется с этими откатами.

Во многих частях страны отвод воды из рек для потребления в городах, сельском хозяйстве и других целях значительно изменил водные пути и окружающую среду их обитания и поставил под угрозу здоровье наших рек, озер и жизненно важных экосистем.Отвод более 80 процентов естественного стока реки — не редкость в некоторых частях западной части Соединенных Штатов, где крупные речные системы, такие как Колорадо, Рио-Гранде и Сан-Хоакин, пересыхают на огромных участках из-за отводов вверх по течению. Чрезмерные отвлечения создают теплые, застойные условия, в которых процветают ВЦВ. В последние годы в сообществах вокруг дельты реки Сакраменто-Сан-Хоакин, крупнейшего устья западного побережья, в сообществах вокруг дельты реки Сакраменто-Сан-Хоакин, в связи с уменьшением речного стока, увеличилось количество вредоносных водорослей.NRDC работает с государственными учреждениями, местными сообществами и предприятиями над разработкой практических стратегий по сокращению чрезмерного водозабора из рек и озер, обеспечивая при этом альтернативные, устойчивые источники воды для растущего населения и экономики.

Исследователь качества воды берет образцы ядовитых сине-зеленых водорослей в водохранилище Копко в Калифорнии.

Мониторинг, смягчение последствий и сотрудничество

Также крайне необходимы улучшенный мониторинг и расширение исследований ВЦВ.Общенациональной системы сбора данных о ВЦВ и реагирования на них нет, а тип информации, доступной о ВЦВ в отдельных штатах, сильно различается. Улучшенные методы коммуникации с общественностью, между организациями и между штатами могут ускорить экстренное реагирование на ВЦВ, уменьшив вред окружающей среде, дикой природе и людям. Конгресс финансирует исследования лучших способов предотвращения и смягчения последствий ВЦВ при поддержке групп, включая Национальное агентство по исследованию океана и атмосферы (NOAA) и EPA.Конгресс также предоставляет финансирование Геологической службе США (USGS) для исследования токсинов водорослей. EPA, NASA, NOAA и USGS сформировали Сеть оценки цианобактерий (CyAN) для сбора, анализа и распространения спутниковых данных в реальном времени, чтобы помочь государственным органам быстрее обнаруживать вспышки цианобактерий в озерах и водохранилищах США. Сеть также сделала спутниковые снимки ВЦВ более доступными для общественности. В то время как федеральное правительство инвестирует в исследовательские и профилактические программы, согласованные национальные усилия по выявлению, реагированию и предотвращению вспышек ВЦВ отсутствуют, что ставит под угрозу общественное здоровье.

Штаты в настоящее время находятся на переднем крае кризиса ВЦВ и должны делать больше для защиты своих жителей от воздействия токсичных цветов. К счастью, некоторые штаты улучшили мониторинг и отчетность. Например, в 2017 году было 41 подтвержденное сообщение о ВЦВ в водах Монтаны. Штат отреагировал созданием руководства по борьбе с ВЦВ, запуском кампании по информированию общественности и вывешиванием знаков на озерах, прудах, реках, кемпингах и местах рыбной ловли с просьбой о помощи общественности в поиске ВЦВ.К сожалению, слишком много штатов не в состоянии даже контролировать ВЦВ и предупреждать общественность об их рисках, не говоря уже о том, чтобы предпринять существенные шаги по сокращению вспышек в первую очередь.

Знание того, где происходят ВЦВ и реагируют ли правительство, является первым важным шагом к обеспечению безопасности наших водных путей, семей и экосистем.

Посмотрите, как водоросли могут изменить наш мир

Исправление: этот пост был обновлен с момента его публикации 15 июня 2018 , чтобы отразить, как использовался грант Royal Dutch Shell и Министерства энергетики, атрибуты водорослей и использование водорослей в этих исследованиях.

Чарльз Грин — ученый-климатолог, изучающий влияние климата на морские экосистемы. Он профессор наук о Земле и атмосфере в Корнельском университете и член Консорциума по индустриализации морских водорослей (MAGIC), который получил грант от Министерства энергетики на изучение коммерческой жизнеспособности биотоплива из водорослей.

В феврале 2018 года Грин представил свои взгляды на то, как водоросли могут предоставить решения грандиозных глобальных проблем 21-го века (энергетика, климат и продовольственная безопасность) на проводимой раз в два года встрече Американского геофизического союза по наукам об океане в Портленде, штат Орегон.

Что такого хорошего в водорослях? Он растет в 10 раз быстрее, чем наземные растения, и для производства эквивалентного количества биомассы требуется менее десятой части суши. Он растет на непродуктивных и непахотных землях, поэтому не конкурирует с другими культурами за землю. Поскольку он не требует пресной воды, его можно удобрять более эффективно, чем наземные культуры, и вы можете избежать интенсивного использования воды, расточительного стока удобрений и эвтрофикации ниже по течению, связанных с современным сельским хозяйством.

«Микроводоросли растут намного быстрее, чем наземные растения, и могут быть источником биотоплива, который имеет смысл с экологической и экономической точек зрения, если ценные побочные продукты производятся одновременно», — сказал Грин.

Грин считает, что водоросли могут быть ответом на все эти проблемы, обеспечивая ценный источник углеродно-нейтрального топлива, кормов для воды для сельского хозяйства и аквакультуры, а также пищевых продуктов с высоким содержанием белка для непосредственного потребления человеком.

«За последнее десятилетие Грин и его коллеги получили финансирование от Royal Dutch Shell и Министерства энергетики для поиска коммерчески жизнеспособного способа производства биотоплива с использованием микроводорослей.

«Мы спросили себя, какой будет окружающая среда, когда мы больше не сможем использовать ископаемое топливо. Обнаружив, что производство водорослей только для биотоплива будет слишком дорогим, мы рассмотрели побочные продукты, которые можно было бы создавать одновременно с производством топливо, «сказал Грин. «После того, как вы удалили липиды из водорослей, мы посмотрели, что можно сделать с тем, что осталось, и обнаружили, что вы можете использовать« обезжиренную »биомассу водорослей в качестве высоко питательной добавки в кормах для аквакормов для лосося и белых креветок и в кормах для кур и свиней .«

«Затем мы спросили себя, хотим ли мы производить все виды топлива, которые нужны миру в настоящее время, тогда сколько земли нам понадобится и сколько белка мы сможем совместно производить?» сказал Грин. «В глобальном масштабе мы могли бы удовлетворить текущие потребности в жидком топливе, выращивая водоросли на территории, чуть меньше чем в три раза превышающей Техас. В то же время мы могли бы производить в 10 раз больше белка, чем производится с соей из по всему миру.»

«К 2050 году у нас будет 9.От 5 до 10 миллиардов человек в мире, и с помощью водорослей мы нашли способ накормить этих людей, производя большое количество белка. Возможно, нам не удастся убедить западный мир немедленно изменить свое питание, но у нас есть способ бороться с недоеданием в развивающихся странах, и одно это делает его интересным », — сказал Грин.

Greene использует как топливный, так и экологический подход к водорослям.

«Если вы посмотрите на это с точки зрения углеродно-нейтральной атмосферы — без введения нового CO2 в атмосферу — времена изменились, и энергетические рынки продолжают развиваться», — добавляет Грин.«Большая часть парка легковых автомобилей будет электрифицирована к 2030–2050 годам, и потребность в жидком топливе не будет такой большой, с другой стороны, в обозримом будущем по-прежнему будет потребность в реактивной авиации и судоходстве. , и, конечно, всегда будет потребность в еде ».

«Что касается других глобальных проблем, таких как продовольственная безопасность и сохранение биоразнообразия, если у нас есть потенциал производить более качественную и питательную пищу на меньших площадях для удовлетворения наших потребностей с помощью водорослей, а не наземных растений, то это будет иметь огромные последствия для землепользования , — сказал Грин.«Спрос на расчистку тропических лесов для выращивания сои и пальмы в таких местах, как Бразилия и Индонезия, исчезнет, ​​тогда почему бы нам не выбрать этот путь?»

Мы можем производить такое же количество продуктов питания и больше на уже освоенных землях и одновременно получать несколько экологических преимуществ, это огромно «, — добавил Грин.

«Многие ценные, нишевые продукты уже производятся, потому что водоросли обладают необычными питательными, антиканцерогенными и противовоспалительными свойствами.Люди уже некоторое время продают такие специальные продукты из водорослей, но эти рынки относительно невелики. Напротив, мы смотрим на крупные сырьевые рынки, которые будут масштабироваться вместе. «Это единственный способ решить проблемы глобального масштаба», — сказал Грин.

«У нас есть около 10-15 лет, чтобы решить наши глобальные проблемы климата, энергетики и продовольственной безопасности, потому что потребуется от двух до трех десятилетий, чтобы реализовать их в необходимом масштабе для решения этих глобальных проблем, и тогда игра окончена», — добавил Грин.

«Строительство одного коммерческого предприятия по производству водорослей площадью 2500 акров обойдется примерно в 500 миллионов долларов, поэтому вы не можете просто поехать в Кремниевую долину, чтобы это произошло. Прямо сейчас компании выращивают водоросли в рамках НИОКР или демонстрационных масштабов, а небольшие, нишевые. компании-производители выращивают водоросли в сопоставимых масштабах, но никто не делает это в больших масштабах, подходящих для товарных рынков », — сказал Грин.

Местный вид

Марилис Холм — соучредитель и главный научный сотрудник Nonfood, стартапа на ранней стадии из Лос-Анджелеса, цель которого — создавать экологически чистые продукты на основе водорослей, которые уменьшают ресурсы сельского хозяйства и сокращают углеродный след.Холм берет дело в свои руки на микроуровне.

Марилис Холм, соучредитель, Nonfood, стартап в Лос-Анджелесе, специализирующийся на создании продуктов питания … [+] из водорослей.

Непродовольственные товары Первым продуктом

Nonfood является Nonbar, батончик на основе водорослей, содержащий 37% ингредиентов водорослей и водных растений, что уже выше, чем у любого другого готового к употреблению пищевого продукта на рынке, который стоит около 1-2%, за счет добавления спирулины. .Он содержит микро- и макроэлементы, девять граммов чистого белка, антиоксиданты, витамин А, кальций и усваиваемое железо.

«Водоросли — наиболее эффективная группа организмов на Земле, превращающая СО2, солнечный свет и воду в плотно питательную пищу для всех живых животных на протяжении более 3,5 миллиардов лет», — сказал Холм. «Я представляю себе будущее, состоящее из людей и сообществ, выращивающих собственные водоросли, которые можно употреблять в пищу напрямую, смешивать с продуктами или использовать в качестве корма для клеточного земледелия».

Holm имеет собственный фотобиореактор, разработанный Spira Inc.стартап из Вашингтона, основанный Эллиотом Ротом. По ее словам, с 2016 года она работает над тем, как обеспечить устойчивое питание планеты Земля и Марс в 2050 году и сохранить удовольствие от еды.

«Прошлым летом (в 2017 году), после выращивания спирулины, опробования свежей зелени и использования ее для разработки новых пищевых продуктов в Программе глобальных решений Университета Сингулярности, посвященной изменению климата в Исследовательском центре Эймса НАСА, я был убежден, что я наконец нашел решение «, — сказал Холм.

«Итак, чтобы ускорить создание экологически безопасных и вкусных продуктов питания в будущем, я стал соучредителем Nonfood [..] для создания радикально устойчивых продуктов будущего из водорослей», — сказал Холм. «Я считаю, что по-настоящему инновационные и успешные продукты питания должны соответствовать всем четырем следующим критериям: заботиться о здоровье планеты Земля, улучшать здоровье человека с помощью питания, быть доступными и, прежде всего, вкусными».

«Основываясь на десятилетних исследованиях в области пищевых продуктов, исследований и предпринимательства в Эстонии, Сингапуре, Франции, Ирландии, Нидерландах и США, я убежден, что водоросли обладают наибольшим потенциалом для выполнения всех этих задач», — добавил Холм.

Нейтрицевтики

Вид с воздуха на ферму Imperial, штат Техас, где выращивают водоросли iWi.

Qualitas Health

«Выращивание водорослей — это расширение того, что мы уже можем делать с помощью традиционного сельского хозяйства — это не замена других культур, а очень питательное дополнение к тому, что мы уже делаем», — говорит доктор Ребекка Уайт, вице-президент по операциям. , Qualitas Health.

Qualitas Health выращивает и управляет фермами по выращиванию водорослей для своего ориентированного на потребителей бренда, который продает добавки на основе водорослей.iWi, принадлежащая Qualitas Health, с 2017 года производит добавки на основе водорослей, такие как добавки Омега-3.

Компания производит наннохлоропсис (род водорослей, выращиваемых из-за своего потенциала в качестве источника пищи, корма и топлива) в промышленных масштабах на открытых прудах на фермах, которыми она владеет и управляет в Империале, штат Техас, и одной в Колумбусе, штат Нью-Мексико. компании Green Stream Farms. В Мексике есть предприятие по экстракции (где из водорослей добывают масло Омега-3).

«Наши водоросли Nanno — отличный источник белка — это около 40% белка по массе, со всеми незаменимыми и разветвленными аминокислотами, и мы можем производить больше на акр, чем другие растительные источники, такие как соя или горох. , — сказал Уайт.«Большинство потребителей получают Омега-3 из добавок на основе рыбы, но выращивание водорослей открывает новые устойчивые источники питания и удовлетворяет возросший спрос на растительный белок и пищевые продукты, богатые питательными веществами, вместо того, чтобы полагаться на чрезмерно вылавливаемые морские экосистемы.

«Поскольку потребители продолжают требовать более экологически безопасных и питательных вариантов питания, водоросли готовы играть более значительную роль в повседневном здоровье. IWi призывает к действию: создавать устойчивые, здоровые и вкусные продукты питания, которые люди хотят есть — решения, которые совместимы с существующими и будущими потребностями потребителей », — добавляет Уайт.

Уайт отмечает, что добавки, несомненно, только начало — протеина будет намного больше, и, возможно, это будет более важный продукт.

Согласно отчету ReportLinker о мировом рынке водорослей за 2018 год, рынок продуктов из водорослей прогнозируется на уровне около 4,0 млрд долларов в 2018 году и вырастет до 5,2 млрд долларов к 2023 году. В отчете также отмечается, что за тот же период времени, с 2018 по 2023 год, белок из водорослей и сегмент пищевых и диетических добавок, по прогнозам, будут иметь самые высокие темпы роста.Согласно отчету, спрос на продукты питания и напитки на основе водорослей растет. Производители мороженого начинают добавлять в свои продукты водоросли, чтобы повысить пищевую ценность продукта.

«В настоящее время компании производят огромный ассортимент продукции из водорослей — антиоксиданты, протеин, ароматизаторы, красители и т. Д.», — сказал Уайт. «Теперь вы можете найти продукты на основе водорослей в самых эксклюзивных ресторанах мира в составе их меню, в косметических кремах, а также во многих других продуктах.«

«В течение следующих трех-пяти лет мы собираемся найти водоросли во многих наших повседневных товарах, что превратит водоросли в индустрию с многомиллиардным оборотом», — сказал Уайт.

Уайт говорит, что для предприятий, занимающихся водорослями, которые стремятся к успеху, основной задачей Qualitas является экономичное масштабное производство.

«Мы стремимся преодолеть эту проблему с помощью технологий и умных методов ведения сельского хозяйства», — сказал Уайт. «Чтобы двигаться вперед быстрее, мы сосредоточились на сотрудничестве с другими компаниями — как внутри индустрии водорослей, так и за ее пределами — чтобы найти доступные, эффективные технологии (такие как технология сбора урожая), которые стали доступны в последние годы, и мы создали о значительном объеме работы, проделанной индустрией водорослей за последние шесть [..] десятилетия. «

«Для потребителя мы заботимся не только о функциональности, но и о лучших органолептических свойствах (вкус, запах, текстура)», — добавил Уайт. «Что касается нашей планеты, мы заботимся об экологической и социальной устойчивости».

Биоинноваторы

По словам Билла Ляо, генерального партнера SOSV и основателя RebelBio.co, микроводоросли наконец-то открывают свои секреты эффективного превращения света и воды в полезные материалы и пищу.

«Это мощно как для массовых приложений, таких как производство белка, так и для игроков с глубокими технологиями, таких как Microsynbiotix, которые производят съедобные вакцины с использованием микроводорослей», — сказал Ляо. «Microsynbiotix считает, что аквакультура — это будущее устойчивого производства продуктов питания».

Allied Market Research прогнозирует, что к 2022 году рынок аквакультуры достигнет 242 млрд долларов по сравнению с 169 млрд долларов в 2015 году.

«Будущее всех материалов, скорее всего, основано на биологии, от альтернатив продуктам на нефтяной основе, которые все можно варить, ферментировать до лучших материалов, таких как последний прототип Adidas, обувь из паучьего шелка, которая примерно в 10 раз прочнее стали на вес. «, — сказал Райан Бетенкур, генеральный директор WildEarth и партнер Babel Ventures.«Что интересно, так это новые приложения, которые мы еще не исследовали, например, углеродные нанопроволоки, которые могут заменить провода на металлической основе (первоначально полученные из бактерий) или использовать новые биополимеры для приложений B2B».

Bethencourt ссылается на Algiknit, компанию по производству биоматериалов на посевной стадии, финансируемую SOSV, которая объединяет науку и дизайн в текстильное производство. Компания хочет подтолкнуть индустрию моды к экономике замкнутого цикла с помощью компостируемой прочной пряжи из водорослей.

Морские водоросли, плавающие у берегов Калифорнии.

Алгикнит

«Индустрия моды — вторая по уровню загрязнения отрасль в мире, и это должно измениться», — сказал Аарон Нессер, основатель AlgiKnit.

«Мы стремимся работать в рамках замкнутого цикла жизненного цикла продукта, используя материалы со значительно меньшим воздействием на окружающую среду по сравнению с обычным текстилем, который также остается биоразлагаемым и даже съедобным, и все это для того, чтобы предоставить экологически чистые альтернативы текстилю на основе биологических материалов для обувной и швейной промышленности», — добавил Несер.

«Водоросли — одни из самых продуктивных организмов на Земле. Они способны преобразовывать энергию солнца в огромный спектр полезных соединений, одновременно поглощая сточные воды, улавливая CO2 и улучшая морские экосистемы при выращивании в прибрежных водах», — сказал Нессер. «Зарождающаяся индустрия выращивания водорослей имеет большой потенциал для улучшения прибрежных экосистем и экономики в районах, где чрезмерный вылов рыбы имеет свои негативные последствия».

«Это начало целого ряда новых материалов на биологической основе, которые изменят и моду потребителей, включая обувь и одежду.Мы видели с обеими нитками Bolt Threads, в которых используется паучий шелк и грибная кожа; Modern Meadow (кожа с принтом) и Geltor, которая делает книгу в кожаном переплете для чистого мяса, приготовленного из кожи на основе коллагена », — добавляет Бетенкур.

Перспективы

«Я считаю, что почти все основные проблемы, с которыми сталкивается мир, включая необходимость поиска решений проблем, связанных с энергией и энергией, необходимость решения проблем старения населения и стареющей экономической инфраструктуры, необходимость решения проблем в сфере образования и человеческого развития, необходимость обеспечения достаточного количества и безопасных продуктов питания и воды для растущего населения мира, необходимость решения проблем урбанизации, необходимость устранения возникающих угроз безопасности и необходимость содействия глобальным экономическим возможностям — все это потребует технологических решений «, — сказал Джим Джеффрис, президент и генеральный директор Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), 2018 г.

Грин заявляет, что проблемы, с которыми сталкивается мир, требуют значительных инвестиций со стороны стран и транснациональных корпораций.

«В 2007 году Royal Dutch Shell вложила 110 миллионов долларов в наш проект по производству биотоплива, что для научных исследований — это много, но капля в море», — добавляет Грин. «Нам нужно, чтобы крупные энергетические компании подумали о том, что им потребуется, чтобы они начали свой бизнес через 15–20 лет. Если они не начнут переход сейчас, то в конечном итоге они останутся с неработающими активами и обанкротятся. что окажет огромное влияние на мировую экономику.«

«Если мы столкнемся с этим, будет сомнительно, что у нас все еще есть финансовые ресурсы для продвижения вперед. Если мы совершим плавный переход от ископаемого топлива к источникам энергии без ископаемых в течение следующих двух десятилетий, тогда наши Дети и будущие поколения унаследуют более здоровое общество », — добавил Грин.

Грин говорит, что если мы пытаемся решить наиболее серьезные проблемы, с которыми сталкивается общество, мы должны делать это комплексно.