Водоросли

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа пгт. Вахрушев

имени И.П.Фархутдинова»

Исследовательская работа

Тема: Водоросли

Секция: естественно - научное (биология и науки о жизни, химия, география, экология, сельское хозяйство, геология и науки о земле, астрономия и другие)

                                 Автор работы:

                                   Герасимов Алексей,

                                     ученик 11  класса

Руководитель проекта:

Сенюкова Н. А.,

преподаватель биологии

                                          пгт. Вахрушев

             2020

Оглавление

Введение        3

Глава 1        5

Глава 2        7

Глава 3        13

Заключение        15

Список литературы:        17

Приложение № 1        18

Приложение № 2        19

Приложение № 3        20

Приложение № 4        22

Приложение № 5        23

Введение

Водоросли — группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания; у многоклеточных — отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы; отсутствие ярко выраженной проводящей системы; обитание в водной среде или во влажных условиях (в почве, сырых местах и т. п.). Они сами по себе не имеют органов, тканей и лишены покровной оболочки.

Некоторые водоросли способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной (поверхностью клетки), например жгутиконосцы, так и путём заглатывания через клеточный рот (эвгленовые, динофитовые). Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомеи) до 30—50 м (бурые водоросли — ламинария, макроцистис, саргассум). Таллом бывает как одноклеточным, так и многоклеточным. Среди многоклеточных водорослей наряду с крупными есть микроскопические (например, спорофит ламинариевых). Среди одноклеточных есть колониальные формы, когда отдельные клетки тесно связаны между собой (соединены через плазмодесмы или погружены в общую слизь).

К водорослям относят различное число (в зависимости от классификации) отделов эукариот, многие из которых не связаны общим происхождением. Также к водорослям часто относят синезелёные водоросли или цианобактерии, являющиеся прокариотами. Традиционно водоросли причисляются к растениям [1, С. 27].

Актуальность темы заключается в том, что мы жители островного региона имеем возможность использовать в пищу  дары моря.

 Цель работы: рассмотреть полученные знания через уроки биологии по теме «Водоросли»; взглянуть на своё образование, как на увлекательный процесс создания знаний, умений, собственных способностей.

Задачи:
1. Изучить соответствующую литературу по теме исследования.
2.Объяснить практическое значение водорослей.
3.  Сделать вывод по теме исследования.

Для решения поставленных задач были использованы методы:

1. Теоретический:

- поиск литературы по теме;

- изучение и анализ литературы по теме;

- изучение Интернет-ресурсов.

2. Эмпирический:

- сбор информации;

- изучение информации.

Объектом исследования работы являются водоросли.

Гипотеза исследования: Коренные жители Севера и Дальнего Востока с давних времён использовали дары моря. В суровых условиях побережий северных морей они нередко служили единственным источником жизненно важных компонентов способных сохранить здоровье человека, поэтому пропаганда знаний об их жизнедеятельности и той пользе, которую могут принести  людям морепродукты.

Работа состоит из ведения, трех глав, заключения и списка литературы, приложения.

Глава 1

Многоклеточные водоросли

1. Строение: У многоклеточных представителей зелёных водорослей тело (слоевище) имеет форму нитей или плоских листовидных образований. В проточных водоёмах часто можно заметить ярко-зелёные скопления шелковистых нитей, прикрепленных к подводным камням и корягам. Это многоклеточная нитчатая зелёная водоросль улотрикс.  Его нити состоят из ряда коротких клеток. В цитоплазме каждой из них расположены ядро и хроматофор в виде незамкнутого  кольца. Клетки делятся, и нить растёт.

    В стоячих и медленно текущих водах часто плавают или оседают на дно скользкие ярко-зелёные комки. Они похожи на вату и образованы скреплениями нитчатой водоросли спирогиры. Вытянутые цилиндрические клетки спирогиры покрыты слизью. Внутри клеток - хроматофоры в виде спирально закрученных лент.

Наиболее сложное строение в этой группе растений имеют харовые водоросли, обитающие в пресноводных водоёмах. Эти многочисленные зелённые водоросли по внешнему виду напоминают хвощи. Харовые водоросли нителлу, или блестянку гибкую, часто выращивают в аквариумах. У харовых имеются образования, которые по форме и по  выполняемым функциям напоминают корни, стебли, листья, но по строению они не имеют ничего общего с этими органами высших растений. Например, к грунту они прикрепляются с помощью бесцветных ветвистых нитевидных клеток, которые называют ризоидами ( от греческих слов « риза» -корень и «эйдос»- вид). Бурые водоросли – многоклеточные растения. Их длина колеблется от микроскопической до гигантской (несколько десятков метров). Слоевища этих водорослей могут быть нитевидными, шаровидными, пластинчатыми, кустообразными. Иногда они содержат воздушные пузыри, удерживающие растение в воде в вертикальном положении. К грунту бурые водоросли прикрепляются ризоидами или дисковидно разросшимся основанием слоевища. У некоторых бурых водорослей появляются группы клеток, которые можно назвать тканями. В клетках красных водорослей, кроме хлорофилла, содержатся красные и синие пигменты. В зависимости от их сочетания окраска багрянок меняется от ярко-красной до голубовато-зелёной и жёлтой. Внешне красные водоросли весьма разнообразны: нитевидные, цилиндрические, пластинчатые и кораллоподобные, в разной мере рассечённые и разветвлённые. Часто они очень красивы и причудливы [5, С. 56].

2. Среда обитания: Многоклеточные зелённые водоросли живут также в водах морей и океанов. Примером таких водорослей может служит ульва, или «морской салат», длинной около 30см. и толщиной всего две клетки. В наших дальневосточных морях и морях Северного Ледовитого океана  растет крупная бурая водоросль ламинария, или «морская капуста». В прибрежной полосе Черного моря часто встречается бурая водоросль цистозейра. В море красные водоросли встречаются повсеместно в самых разных условиях. Обычно они прикрепляются к  скалам, валунам, искусственным сооружениям, а иногда и к другим водорослям. Благодаря тому что красные пигменты способны улавливать даже очень небольшое количество света, багрянки могут расти на значительных глубинах. Их можно встретить даже на глубине 100-200м. в морях нашей страны широко распространены  филлофора, порфира и др [7, С. 179].

Глава 2

Краткая характеристика водорослей и их применение.

  Альгология.  Альгология – раздел ботаники, изучающий водоросли (по лат. Algo - водоросль и logos – учение). Богат и разнообразен растительный мир дальневосточных морей. Многие их прибрежные районы опоясаны густыми зарослями водорослей, среди которых агосодержащая водоросль анфельция, филлоспадикс и зоотера. А чемпион по распространенности  - ламинария ( морская капуста). Запасы водорослей в морях, омывающих нашу страну, исчисляются миллионами тонн, а добывается всего около 2 тыс. тонн (≈ 2 % всех разведанных запасов). одна из причин, сдерживающих более широкую  добычу водорослей, не всегда удобное расположение районов их распространения по отношению районов переработки и потребления. Поэтому значительно выгоднее заниматься искусственным культивированием. Наибольших успехов  в культивировании морских водорослей  достигли в Японии, Индонезии, на Филиппинских островах, в Австралии. Выращиванием водорослей в искусственных условиях занимаются  в США,  Великобритании, Франции. В нашей стране успешно осваиваются  подводные плантации ламинарии (на Камчатке, в заливе Посьет – в Приморье) и филлофоры (в Черном море). На Камчатке, Оссорской бухте, на поверхности воды натянуты канатные рамы, от которых вниз на глубину до 18 м. опускаются веревочные гирлянды. По этим гирляндам и вьются молодые ростки морской капусты. С 1 га здесь собирают по 40-50 т ламинарии [4, С. 129].

  Аналитика.  Водоросли содержат 50% белков, тогда, как и в говядине их 20%, в свинине – 18%. В водорослях содержание белков, жиров, углеводов больше, чем во многих злаках и овощах. Так, содержание белка в бурых и красных водорослях составляет  в среднем 20%, а в зеленых 45%,в сравнении с 9% - в гречихе и 14% - в пшенице. В свежих водорослях имеются почти все витамины, а по количеству некоторых важных витаминов водоросли даже « обогнали»  многие овощи и фрукты. Так, витамина В2 в морской капусте больше в 200 раз, чем в картофеле,  и в 40 раз больше, чем в моркови. По содержанию витамина С многие водоросли даже богаче яблок. Кроме того, водоросиили содержат большое количество необходимых для организма человека минеральных элементов, таких, как йод, азот, бор, марганец, медь, цинк, железо, калий. Имеется в них, хотя  и в небольших количествах, мышьяк, применяемый в медицине для ускорения обмена веществ. Морские растения богаты растительными жирами, количество которых имеется от 1/5 до ¼ от общей массы.

  Медицина.  Местные жители Севера и дальнего Востока использовали дары моря с самыми различными целями. Так,  о морской капусте С.П. Крашенинников сообщает: «Оную траву мочат в студеной воде и пьют от великого резу». Водоросли обладают лечебными свойствами. Ещё за 3000 лет до н.э. в Древнем Китае для лечения зобной болезни и горла рекомендовалась водоросль Porphyra coccinena, для борьбы с кишечными расстройствами, склерозом, цингой, гипертонией, нервными расстройствами и золотухой применяли различные виды ламинарии. Некоторые водоросли - кораллина, гелидиум, церариум, энтероморфа - издавна славились глистогонным действием.״ Ирландский мох״ (Chondrus crispus) употребляли при чахотке, истощении, сердечно-сосудистых и желудочных заболеваниях, лечили им детей от рахита. В настоящие время лекарственный препарат каррагенин (создан на основе морских водорослей) применяется для поддержания сил ослабленного организма после перенесённых заболеваний, при лечении язвенной болезни желудка. Особо необходимо отметить значение йода, содержащегося в морских водорослях. Доказано, что при употреблении в пищу водорослей йод легче усваивается организмом и не вызывает насморка, а также других побочных явлений, обычных при употреблении искусственных препаратов йода [2, С. 54].

   Фармацевтика. Морские водоросли богаты витаминами A, B1, B2,C, D. Отсутствие в пище  витамина A  вызывает задержку роста, болезнь глаз (ксерофтальмию) и общее понижение сопротивляемости к инфекционным болезням. Недостаток витамина B1 вызывает у человека болезнь бери-бери (главные симптомы болезни: отсутствие аппетита, онемение ног, падение веса, затем наступают паралич и атрофия мышц ног, нарушение деятельности сердца, затрудненное дыхание и другие симптомы). Витамин B2 является фактором роста, поэтому его отсутствие в пище останавливает рост животных и человека. Витамин C - одно из наиболее известных антицинготных средств, а витамин D предупреждает появление рахита. Таким образом, морские водоросли имеют большое значение в качестве лечебных, диетических и профилактических продуктов, особенно благодаря богатству витаминами. Кроме того, в годы Великой Отечественной войны известному алькологу Ксении Петровне Гемп с помощью водорослей удалось получить такое нужное лекарство, как пенициллин. На сырых листьях бурой водоросли она заметила зеленоватый налёт плесени. Ламинария оказалась настоящей фабрикой пенициллина в миниатюре [6, С. 2].

   Кондитерская промышленность. В пищу люди используют водоросли в свежем, вареном, сушёном, консервированном виде. Они питательны и полезны. В кондитерской промышленности водоросли сначала перерабатывают в полуфабрикаты, из которых затем приготавливают хлеб, печенье, пирожные, конфеты, желе, джемы, цукаты, зефир, мороженое и даже шоколад.

    Технология. Много различных минеральных солей и микроэлементов получают из морских водорослей, но наиболее ценными, пожалуй, можно признать маннит, альгиновую кислоту и её соли, а также агар-агар.

 Маннит - шестиатомный алифатический спирт HOCH2 – (CHOH)4 – CH2OH, представляющий собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса. Название своё получил от того, что содержится в манне. Манна - несколько видов лишайников семейства леканоровых, которые переносятся ветром на большие расстояния. Возможно, с этим их свойством связано возникновение легенды о манне «падающей с неба». Маннит является хорошей питательной средой и для многих микроорганизмов, выращиваемых в лабораториях. Это вещество способствует рассасыванию тромбов, является сильным диуретическим  средством (выводит жидкость из организма), его применяют при заболевании почек, при отёке мозга. В текстильной промышленности маннит применяют в качестве сгустителя некоторых красок, а на очистных сооружениях многих фабрик и заводов - как индикатор загрязненности сточных вод.

Альгиновая кислота - смесь полисахаридов (D- маннозы и L- гулозы, в каждом мономерном звене которых имеется карбоксильная группа), при растворении в воде обладает вязкостью, клеящей, эмульгирующей способностью. Экстракт альгиновой кислоты представляет собой прекрасное средство для закалки высококачественных сортов стали. Добавление его в цемент, бетон, асфальт делает продукцию прочной и водонепроницаемой. Из соединений альгиновой кислоты делают различные краски и лаки, клей. Альгиновая кислота пользуется большим спросом на мировом рынке, однако, в России с её практически неисчерпаемыми водорослевыми запасами пока нет предпринимателей, способных взяться за развитие такого доходного дела [1, С. 248].

Альгинат натрия - придаёт водонепроницаемые свойства различным тканям, бумаге, картону и применяется для изготовления специальных высококачественных сортов бумаге и картона, производстве облицовочных материалов, для сгущения красок при печатании рисунка на тканях. Это соединение используется также для снижения жесткости воды. Пищевой альгинат натрия обладает способностью сгущать жидкости, в 14,5 раза большей по сравнению с крахмалом. Он используется в производстве всех отечественных зубных паст, мороженого, майонеза, кондитерских изделий. Добавление альгината натрия при выделке хлебобулочных изделий позволяет дольше сохранять их свежими, а варенья и джемы долго не засахариваются. Из-за способности свертывать кровь альгинат натрия включают в состав различных кровоостанавливающих средств (порошков, таблеток, тампонов), а перевязочный материал- альгипор и ГРАМ- хирургические нити( гемостатический рассасывающийся альгинатный материал), изготовленные на его основе, - стимулируют заживление швов, ран и ожогов.

Альгинат кальция - обладает важным свойством - выводит из организма радиоактивный стронций.

Агар-агар - (или агао)- смесь полисахаридов на основе D- галактозы. Его чаще, чем маннит, используют для разведения различных бактерий и микроорганизмов во многих микробиологических лабораториях. Агар называют растительным желатином, у него железообразующие свойства в 13 раз выше, чем у желатина, поэтому его широко применяют в пищевой промышленности. Большую пользу приносит применение агара в кожевенной, текстильной, бумажной промышленности - кожа, ткань, бумага, обработанные агаром, делаются более прочными и приобретают приятный блеск. Агар используется для удаления накипи в котлах, как антикоррозийное средство в металлургии. Коррозия некоторых металлов при применении агара уменьшается на 95% [1, С. 281].

   Животноводство. Водоросли с давних времён использовались в качестве дополнительных кормов для животных и птиц, а также как прекрасное удобрение, отличающееся высоким содержанием азотных и калийных солей (калия в них, к примеру, в 2 раза больше, чем в навозе). Во многих странах Европы  и в Австралии жители выгоняли своих овец, коров, коз для выпаса на побережье моря, когда во время отлива обнажались целые плантации водорослей. Кроме того, водоросли собирали для приготовления силоса, кормовой муки (״северный концентрат״, применяемый во многих животноводческих хозяйствах, расположенных вблизи Белого моря, содержит до 80% морских водорослей). Животные, питающиеся водорослями, быстро набирают вес, менее восприимчивы к различным заболеваниям.

Глава 3

Значение водорослей в природе и жизни человека.

  Водорослями питаются рыбы и другие водные животные. Водоросли поглощают     из воды углекислый газ и, как все зелёные растения, обитающие в воде. Водоросли вырабатывают огромное количество кислорода, который не только растворяется в воде, но и выделяется в атмосферу.

  Человек использует морские водоросли в химической промышленности. Из них получают йод, калийные соли, целлюлозу, спирт, уксусную кислоту и другие продукты. Водоросли используют как удобрения и употребляют на корм скоту. Из некоторых видов красных водорослей добывают студенистое вещество агар-агар, необходимый в кондитерской, хлебопекарной, бумажной и текстильной промышленности. На агар-агаре выращивают микроорганизмы для лабораторных исследований.

Во многих странах водоросли используют для приготовления разнообразных блюд. Они очень полезны, так как содержат много углеводов, витаминов, богаты йодом.

Особенно часто употребляют в пищу ламинарию (морскую капусту), ульву (морской салат), порфиру и др.

Хламидомонаду, хлореллу и другие одноклеточные зеленые водоросли применяют при биологической очистке сточных вод.

Чрезмерное размножение водорослей, например, в оросительных каналах или рыборазводных прудах, может принести вред. Поэтому каналы и водоемы приходится периодически очищать от этих растений.

Наличие водорослей – необходимое условие для нормальной жизни водоемов. Если в них сбрасывают нечистоты, химические отходы, металлический лом, гниющую древесину и другие материалы, то это неизбежно ведет к гибели растений и животных, появлению мертвых и зараженных водоемов.

Заключение

В ходе работы я убедился, что водоросли обильно применяются  в промышленности, но люди и не думают останавливаться,  в современном времени разрабатываются всё новые и новые методы и сферы их применения.

Водоросли несут огромную роль в жизни современного общества:

Все виды водорослей за счет присутствия в клетках хлорофилла образуют кислород. Доля его от всего объема, продуцируемого растениями планеты Земля, составляет 30 – 50%. Вырабатывая кислород, водоросли поглощают углекислый газ, процент которого на сегодняшний день в атмосфере достаточно высок.

Также водоросли выступают источником пищи для многих других живых существ. Ими питаются моллюски, ракообразные, различные виды рыб. Их высокая приспособляемость к суровым условиям обеспечивает качественной питательной средой растения и животных высоко в горах, в заполярных регионах и т.д.

Водоросли приносят пользу не только растительному и животному миру. Человечество также активно пользуется ими. Жизнедеятельность организмов в прошлом стала для современного поколения источником полезных ископаемых, в перечне которых стоит отметить горючие сланцы и известняки.

Водоросли, съедобные для человека, употребляются в пищу. Они обогащают организм полезными микроэлементами и являются источником йода.

Ряд водорослей активно используется для очистки воды в искусственных замкнутых системах, например, аквариумах.

Выделяют из водорослей полезные вещества, которые используются в качестве БАДов, входят в витаминно-минеральные комплексы и активно применяются в кулинарии

Список литературы:

1. Березина Н. А. Гидробиология : учебник для техникумов / Н. А. Березина. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - Москва : Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 359, [1] с. : ил.
2. Волкова Р. Дары моря, исцеляющие организм / Роза Волкова.  - Москва : Прайм : АСТ, 2015. - 191 с. : ил.
3. Клочкова Н. Г. Географическое распространение видов водорослей в альгофлоре Охотского моря / Н. Г. Клочкова, Т. А. Клочкова  // Современные проблемы исследования биоразнообразия растительных животных сообществ и пути их сохранения. - Южно-Сахалинск, 2015. - С. 52-57.
4. Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки, Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки : тезисы докладов Четвертой Международной научно-практической конференции, 19-22 сентября  2011 г. / Федеральное агентство по рыболовству, ФГУП "Сахалинский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" (ФГУП "СахНИРО"), ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии". - Южно-Сахалинск : СахНИРО, 2011. - 271, [12] с.
5. Мухин В. А. Биологическое разнообразие. Водоросли и грибы : учебное пособие для студентов высших учебных заведений / В. А. Мухин, А. С. Третьякова. - Ростов-на-Дону : Феникс, 2013. - 269, [1] с. : ил.
6. Степанчук С. Невостребованное богатство : дальневосточные запасы водорослей - крупнейшие в мире // Губернские ведомости. - 2015. - 8 июля. - С. 1- 2.
7. Хржановский В. Г., Курс общей ботаники. Ч. 2: Систематика растений / В. Г. Хржановский. Москва : Просвещение, 1982. - 543, [1] с.

Приложение № 1

Морские водоросли в аптеке.

Приложение № 2

«Профессии» альгината натрия.

 Приложение № 3

Производные альгиновой кислоты.

  Приложение № 4

Опыт выделения каротина из ламинарии.

Предварительно заливают свежеизмельченную морскую капусту спиртом, плотно закрывают сосуд и оставляют на сутки (приготовление спиртовой вытяжки). Опускают полоску фильтровальной бумаги в спиртовую вытяжку. На бумаге появится желтая полоса, подтверждающая наличие в ламинарии каротина.

Приложение № 5

Обнаружение витамина «С» в ламинарии.

1.  Измельчают свежую или высушенную водорослевую массу (1-2г), растирают ее с кварцевым песком, постепенно добавляя 2%-ный раствор хлороводорода (10мл). Полученную смесь фильтруют. Сильно разбавленный фильтр добавляют при взбалтывании к 5 мл раствора КМnО4. Происходит обесцвечивание «марганцовки», что указывает на наличие витамина «С».
2.  К соку морской капусты (1мл) добавляют по 2 капли растворов КОН и К3[Fe(CN)6]. Энергично встряхивают колбу. Затем по каплям (8-10капель) приливают 10%-ный раствор HCl и 1-2 капли FeCl3 до выпадения синего или зеленовато-синего осадка берлинской лазури (K4[Fe(CN)6]).