Из 63 классов животных 60 проживают в воде. А из 33 классов растений подводный образ жизни ведут 18, или 54%. В гидросфере по последним данным имеется 150000 видов живых существ. В это число входит 16000 видов рыб и более 10000 видов разнообразной флоры. Среди всей донной флоры большой удельный вес занимают водоросли.

В обиходе часто называют водорослями все произрастающие в воде растения. Это не совсем так. Среди большого количества видов донной флоры немало представителей семенных и цветковых, не имеющих отношения к водорослям. Водорослями называются низшие растения, не разделенные на стебли и листья. Они содержат, как и высшие растения, хлорофилл, который позволяет им осуществлять питание с использованием углекислоты.

Водоросли обычно делят на две большие группы. К первой относят микроскопические формы, ко второй — фитобентос, обычно крупные формы (макрофиты).

Планктонные организмы обитают в поверхностных слоях воды, подчиняясь воле движения морских толщ. Только после смерти эти существа опускаются на дно. Правда, фитопланктон может совершать в воде, если можно так выразиться, активные движения при изменении своего удельного веса, что связано с уменьшением или увеличением активности фотосинтетических процессов.

К фитопланктону относят диатомовые водоросли, пиридинеи, кокколитофориды и другие второстепенные группы. Самые распространенные — диатомовые водоросли. В состав оболочки этих организмов входит кремний и его соединения. Диатомовые водоросли размножаются с поразительной быстротой. Одна особь в течение лишь одного месяца может «родить» сто миллионов себе подобных. Правда, большинство родившихся существ быстро погибает: во-первых, потому, что на них пагубно действует внешняя среда, а во-вторых, потому, что фитопланктон быстро пожирают мелкие животные. Например, небольшой рачок копепода может проглотить за месяц до четырех миллионов диатомей. Надо сказать, что планктоном питается не только большинство мелких животных, но и ряд крупных. Он является излюбленной пищей китов.

Многие фитопланктонные водоросли проживают в пресной воде (реки, пруды, озера). И важнейшей среди пресноводных форм является хлорелла, которая играет большую роль в различных отраслях промышленности.

Планктон распределен в Мировом океане далеко не равномерно. В некоторых районах наблюдается такой пышный рост этих организмов, что их можно в большом количестве вычерпывать мелкоячеистой сеткой. В других же местах, наоборот, так мало планктона, что вода кажется совершенно прозрачной. Примером могут быть некоторые районы Саргассова моря. Здесь из-за весьма слабой циркуляции водных масс жизнь плохо развивается. Слои воды кажутся почти мертвыми. Академик Л. А. Зенкевич писал, что они настолько прозрачны, что если опустить туда Страсбургский собор, то все дивные линии этого красавца можно хорошо различить сквозь многометровую толщу воды.

В плодородных водах планктонные организмы очень бурно развиваются весной. Пышным ростом фитопланктона объясняется «цветение» моря. В одном литре такой густой воды содержится несколько миллионов микроскопических созданий. Продукция их может быть настолько активной, что, например, по подсчетам ученых только одни диатомовые водоросли в течение года на площади в 1 км2 образуют до 1500 т живой массы.

Обильное размножение фитопланктона весной — этому способствует обилие света и питательных солей — часто окрашивает морскую воду в самые разнообразные цвета: красный, бурый, желтый, зеленый и т. д. Нередко скопления планктона вызывают свечение моря (люминесценция), объясняемое накоплением в их организме фосфора. Это свойство в большей мере присуще мельчайшим водорослям — пиридинеям, которые за это называют ночесветками. Установлено, что причиной довольно яркого и многоцветного свечения являются те виды водорослей, которые в своем составе имеют мельчайшие люминесцирующие аппаратики, способные излучать свет.

Размножение и развитие фитопланктонного организма удобнее всего рассмотреть на примере хлореллы. Как известно, хлорелла относится к низшим растениям, т. е. не имеет ни стебля, ни листьев. Она не образует ни семян, ни цветков. Хлореллу часто можно видеть в наших многочисленных пресных водоемах, где она придает воде зеленый цвет (именно за это в народе ее прозвали зеленушкой).

Весь организм этой водоросли состоит из одной клетки, диаметр которой колеблется от 3 до 6 микрон. Ее можно хорошо рассмотреть только в микроскоп. Как и в любой клетке живого мира, здесь имеется протоплазма, в которой заключено специфическое образование — хроматофоры, содержащие зеленый пигмент хлорофилл. Хлорелла размножается следующим образом. Внутри материнской клетки образуется несколько дочерних, похожих в миниатюре на взрослые. Эти маленькие клеточки при благоприятных условиях быстро растут и по мере достижения необходимого размера разрывают материнский организм, выходя из него наружу. Таким образом, каждая новая особь начинает свою самостоятельную жизнь, готовясь к дальнейшему размножению через определенный физиологический промежуток времени.

Все водоросли можно разделить на десять типов: зеленые, сине-зеленые, красные, бурые, харовые, эвгленовые, желто-зеленые, золотистые, диатомовые, пиррофитовые. Многочисленные виды водорослей, подобно другим группам родственных организмов, отличаются между собой анатомическим строением как всей особи, так и отдельной клетки, различием в пигментах и других включениях, а также разнообразием физиологических отправлений.

В настоящее время человечество использует в основном крупные виды водорослей, относящихся к фитобентосу. Наибольшее применение в народном хозяйстве находят бурые, красные и зеленые водоросли.

Эти макрофиты почти непрерывной лентой тянутся по берегам морей и океанов на многие тысячи километров, порой образуя настоящие заросли. В подавляющем большинстве фитобентосные водоросли прикреплены ко дну. Некоторые же из них, например водоросль саргассум, обитающая в одноименном море, свободно плавают в воде. Макрофитовых водорослей насчитывается свыше 4000 видов (кстати, количество видов планктонных растений приближается к 6000).

Крупные водоросли, как правило, прикрепляются к камням, скалам и другим естественным или искусственным неровностям морского дна. Основания водорослей (корней у них нет), или ризоиды и присоски, в отличие от корневой системы наземных растений, служат не для питания, а исключительно для фиксации.

Различие в окраске многочисленных видов водорослей объясняется содержанием в их клетках особых пигментов, присущих тому или другому виду.

Главными представителями бурых водорослей являются: алярия, нереоцистис, макроцистис, ламинария, саргассум, цистозейра, фукус. Среди красных видов фитобентоса — их еще называют багрянками — выделяют анфельцию, филлофору, порфиру, фурцеллярию, гелидиум. В морях Советского Союза произрастает 870 видов водорослей, из которых на долю зеленых приходится 19%, бурых — 30%, красных — 51%. Многие из этих растений имеют немаловажное значение для пищевой и других видов промышленности.

Развитие и размножение фитобентосных представителей водорослей можно рассмотреть на примере ламинарии, известной нам как морская капуста. Заросли ламинарий встречаются, как правило, на глубине от 3 до 10 м. Вообще размножение водорослей происходит по трем типам: вегетативному, бесполому и половому. При вегетативном типе размножения рождение новых особей происходит путем деления материнской клетки, как это было показано на примере хлореллы. Бесполое размножение характеризуется тем, что в клетках взрослых особей водорослей образуются споры, которые дают начало новым растениям.

Многие макрофиты размножаются половым путем. Для успешного размножения водорослей, в том числе и ламинарии, необходим ряд условий: хорошая освещенность, наличие достаточного количества питательных веществ, умеренная температура окружающей воды. Бурая водоросль ламинария относится к холодолюбивым растениям и лучше всего размножается и развивается при температуре воды от плюс 8° до 12°.

Размножение ламинарии происходит с помощью спор. Зооспоры у ламинарии заключены в многочисленных спорангиях, или мешочках. У одной особи насчитывается до 12 миллионов спор. При их выходе наружу окружающая вода приобретает мутный оттенок. Постепенно споры разносятся течением и оседают на дно, где прикрепляются к шероховатостям и прорастают. На развившихся ростках (гаметофитах) образуются разнополые клетки. На одних клетках (мужских) появляются мелкие подвижные сперматозоиды, а на других (женских) — яйцеклетки. Осенью происходит оплодотворение будущей ламинарии. Оплодотворенная клетка, или, как ее называют биологи, зигота, вскоре прорастает в водоросль, достигающую через год длины 4 — 5 м. Этой же осенью из развившегося растения выходят споры. Старое слоевище разрушается и на его месте развивается новое, которое к весне следующего года достигает нормальной промысловой длины. Эту водоросль обычно и добывают.

Как же происходит питание водорослей? Как и всякое растение водоросль состоит из клеток, в которых заключены образования, содержащие хлорофилл. Хлорофилл, обладая чудесным свойством поглощать солнечную энергию, превращает ее в химическую. Водоросли в основном являются автотрофными организмами, т. е. усваивают углекислоту, минеральные соли, воду и синтезируют разнообразные органические соединения. Некоторые же водоросли могут усваивать непосредственно органические вещества (например, сине-зеленые). Есть водоросли, которые в процессе длительной эволюции окончательно перешли на органическое питание, утратив в связи с этим даже свой хлорофилл. Примером являются протококковые растения.

Хлорофилл водорослей имеет ряд преимуществ перед хлорофиллом высших растений. Водоросли усваивают в большинстве случаев от 3 до 7% солнечной энергии, тогда как наземные растения поглощают не более 1%. В результате дальнейших реакций из углекислого газа образуется угарный, который, соединяясь с водой, приводит к образованию сахаров. В ходе этих химических реакций выделяется довольно значительное количество кислорода (пузырьки, появляющиеся в аквариуме с водорослями, не что иное как выделяющийся кислород). Образующиеся таким образом углеводы идут на питание водорослей. Кроме углеводов, эти морские растения получают и другие органические компоненты — белок, составные части которого образуются при соединении сахара с азотом, извлекаемым растением из окружающих минеральных соединений. Минеральные соли, вода, энергия солнечных лучей способствуют нормальному развитию и росту альгофлоры.

Водоросли могут питаться и другим, более оригинальным способом, например за счет других организмов, входя с ними в тесный контакт или содружество. Это сожительство носит название симбиоза, выработанного в течение многих тысячелетий. При симбиозе обычно оба организма приносят друг другу пользу. Водоросли могут вступать в такой союз с различными представителями фауны и флоры. Нередко наблюдается симбиоз водорослей с животными, инфузориями, губками, гидрами, червями, моллюсками.

При симбиозе большинство водорослей сохраняет свой хлорофилл и питается углекислым газом. Но некоторые виды переходят полностью на органическое питание и при этом теряют ранее приобретенный хлорофилл. Необходимые пищевые компоненты низшие растения получают от своего спутника.

Иногда содружество между водорослями и другими организмами бывает настолько тесным, что возникает совершенно новый вид. Наиболее распространенной формой симбиоза являются лишайники. Русские ученые А. С. Фаминцин и И. Ф. Баранецкий в 1867 г. доказали, что лишайники — это продукт тесного союза грибов с водорослями. В петлях гифов здесь расположены одноклеточные сине-зеленые или зеленые водоросли. Углеводы, вырабатываемые водорослями, идут на питание грибу, который в свою очередь снабжает водоросль водой и различными минеральными солями.

Встречается в природе симбиоз между некоторыми одноклеточными низшими растениями и животными. Находясь в организме животного, водоросли надежно защищены от вредного влияния внешней среды. Через полупрозрачную оболочку тела животного водоросли получают в необходимом для них количестве порции солнечного света, обеспечивающего нормальное протекание фотосинтетических процессов. Из клеток животного растения получают углекислоту и воду. Водоросли в свою очередь снабжают своего спутника углеводами и кислородом. Ярким примером вышеописанного симбиоза является объединенная жизнь некоторых представителей хлореллы (зоохлорелла) со многими представителями пресноводных животных, в частности с амебой, ресничными червями.

В редких случаях водоросли, вступая в сожительство с другими организмами, становятся для них паразитами. Проникая внутрь чужого существа, низшие растения, используя органические вещества, приводят к отмиранию этого организма.

Различные типы водорослей растут на разной глубине. Так, зеленые виды обитают в основном на мелководье, бурые растут в более глубоких местах морского дна, красные встречаются на глубинах 100 — 200 м. Подавляющее большинство водорослей произрастает на глубине 30 — 50 м.

Интенсивность произрастания и географическое распределение морской растительности зависит от многих причин, главнейшими из которых является: благоприятная температура окружающей воды, достаточная освещенность, активная горизонтальная и вертикальная циркуляция вод, богатство питательных солей. Несоблюдение хотя бы одного из перечисленных условий пагубно отражается на жизни донной флоры. И действительно, в Северном Ледовитом океане, где почти круглый год вода скована ледяным покровом, где резко ослаблена циркуляция водных толщ, где в течение многих месяцев наблюдается недостаточная освещенность солнцем, донная флора представлена незначительным количеством видов. Бедны растительностью и некоторые тропические моря, где из-за перегрева воды значительно ослаблена вертикальная циркуляция воды, что мешает подъему богатых минеральными ресурсами глубоких слоев воды в приповерхностные слои.

Совсем иная картина наблюдается в умеренных поясах Мирового океана. Здесь имеются практически идеальные условия для бурного произрастания водорослей. Заросли водорослей здесь бывают порой настолько густыми, что среди них иногда застревают суда. Когда-то каравеллы Колумба с большим трудом преодолели один из участков Саргассова моря, сплошь заросшего крупными водорослями. Такие скопления водорослей хорошо видны с самолета.

В некоторых морях мощные слоевища водорослей резко ослабляют волнение воды, играя роль естественного волнолома. Это свойство иногда оказывается полезным для портовых городов. На западном побережье Северной Америки есть порт Санта-Барбара, где почти единственной защитой от штормов служат длинные слоевища произрастающих там водорослей. Используя это свойство морских растений, создают искусственные заграждения, оберегающие побережья от разрушительной силы штормов. Проблема защиты берегов от всевозможных разрушительных сил волнует сегодня многие государства. И в арсенале предлагаемых средств определенный интерес представляет практическое использование естественных свойств водорослей.

В некоторых странах специально для защиты берегов созданы искусственные водоросли из полипропиленового материала. На дне моря неподалеку от парка «Айленд Бич» в штате Нью-Джерси летом 1965 г. «посадили» такие водоросли, длина которых в среднем составляет 2 м. Аналогичные эксперименты были проведены в Англии и Дании. В Англии, например, полипропиленовые «водоросли» закрепили на дне в 100 — 120 км от береговой линии в районе г. Борнемута. Это позволило значительно ослабить ударную силу моря. Применение синтетических «водорослей» в Дании показало, что они способствовали накоплению большого количества песка на площади в 1600 м2. Предполагается, что на таком искусственно созданном дне между волокнами синтетических нитей вырастут настоящие водоросли.

Густые заросли на мелководье могут быть образованы и более мелкими морскими растениями. Все это говорит о том, что на сравнительно узкой полосе шельфовой зоны морей и океанов сосредоточены богатейшие ресурсы растительного мира.

В связи с различными гидрологическими условиями в отдельных морских районах плотность произрастания водорослей, а также количество других живых существ на единицу площади различны. Поэтому большое значение в настоящее время имеет изучение распределения жизни в Мировом океане. И это в полной мере относится и к рыбным, и к беспозвоночным объектам, и к донной флоре, и к планктону.

В последние десятилетия многие страны, особенно те, что имеют выход к морям, проявляют повышенный интерес к исследованиям водорослей. Тематика этих исследований обширна и многогранна. Она касается биологии, систематики, анатомии, цитологии (наука о растительных и животных клетках), распределения, экологии, биогеографии, физиологии, биофизики и, конечно, использования водорослей.

Большие работы в области альгологических исследований проводятся и в нашей стране. Результаты этих исследований предполагают более интенсивное использование водорослей, а также изыскание новых полезных морских растений, которые могут иметь важное промысловое значение.

Омывающие нашу страну моря весьма богаты как животным, так и растительным миром. Во всех наших внутренних водах растут водоросли. Но наибольшие их скопления наблюдаются в акватории Тихого океана, а также в некоторых морях северных областей страны (например, бассейны Баренцева и Белого морей). В настоящее время добыча морских растений и их использование в различных отраслях экономики подняты на уровень задач государственного значения. О применении водорослей в народном хозяйстве читатель узнает из следующих глав.

Нет сомнения, что постепенно

многое из того, что произрастает,

таится и живет в морях и океанах,

будет использовано в пищу человека,

внедрится в наш рацион, заслужит

признание полезностью и, конечно,

своим вкусом.

Л. А. ЗЕНКЕВИЧ