Систематика, морфология, биология и значение красных водорослей .

Красные водоросли, или багрянки - самая обширная среди морских водорослей группа. Насчитывают свыше 4 тыс. видов. Отличительной чертой багрянок является набор пигментов в их клетках и довольно сложный процесс размножения. В хроматофорах красных водорослей содержатся хлорофиллы "а" и "d", каротиноиды, а также специфические пигменты  билипротеины  - красный фикоэритрин  и синий  фикоцианин. Различное соотношение этих пигментов определяет окраску таллома багрянок, которая меняется от ярко-красной до голубовато-зеленой и желтой.

Красные водоросли в подавляющем большинстве многоклеточные организмы, хотя известны одноклеточные коккоидные формы. Талломы могут иметь гетеротрихиальное строение, однако большинство багрянок обладает  псевдопаренхиматозными  талломами, возникшими в результате переплетения боковых ветвей. Багрянки в основном крупные растения, достигающие в длину от нескольких сантиметров до метра.

Клетка красных водорослей одета оболочкой, состоящей из внутреннего целлюлозного слоя и наружного, построенного пектиновыми соединениями. Часто компоненты оболочки набухают и сливаются в общую слизь. Нередко в стенках клетки откладывается известь.  Клетки одно- и многоядерные . (у наиболее продвинутых форм). Ядро у красных водорослей мелкое, имеет выраженную ядерную оболочку и ядрышко. Хроматофоры у наиболее низкоорганизованных представителей типа единичные с одним пиреноидом, у высокоорганизованных форм многочисленные постенные без пиреноида. Набор пигментов одинаков, их соотношение зависит от глубины произрастания водоросли - с ее увеличением возрастает количество фикоэритрина. Билипротеины играют роль оптических сенсибилизаторов - при слабом освещении они участвуют в усиленном поглощении света. Багрянки - глубоководные водоросли и именно их способность усваивать малые количества света позволяет им проникать на значительные глубины. При сильном же освещении интенсивность фотосинтеза у багрянок ниже, чем у других водорослей. Для защиты от сильного света у красных водорослей, живущих на небольших глубинах, имеются  иридирующие  тельца. Они образуются в вакуолях поверхностных клеток слоевища и способны рассеивать и отражать падающие на них солнечные лучи.

Запасной продукт - полисахарид " багрянковый крахмал". По своей химической природе он занимает промежуточное положение между обычным крахмалом и гликогеном. Зерна багрянкового крахмала откладываются в цитоплазме всегда вне связи с пиреноидами и хроматофорами.

Для красных водорослей в основном характерно бесполое и половое размножение. Бесполое размножение осуществляется посредством преимущественно неподвижных клеток, развивающихся из содержимого спорангия у наиболее примитивных представителей типа в числе одной -  моноспоры, или четырех (у более продвинутых багрянок) -  тетраспоры . Тетраспоры формируются на диплоидных бесполых растениях - спорофитах. В спорангиях перед образованием спор происходит мейоз. Споры багрянок лишены оболочек, у некоторых замечена способность к амебоидному движению. После выхода из спорангия они одеваются оболочкой, оседают и прорастают в гаметофиты, которые несут органы полового размножения.

Половой процесс оогамный. Мужские и женские гаметы лишены жгутиков, образуются в специальных половых органах.

Женский орган -  карпогон , обычно состоит из расширенной нижней части - брюшка, переходящего в вытянутый вырост, служащий для улавливания мужских гамет -  трихогину . Яйцеклетка находится в брюшке. Карпогон развивается на особой карпогонной ветви. Мужские безжгутиковые гаметы - спермации, развиваются в антеридиях. Антеридии чаще всего собраны группами. Такие собрания называют сорусами. Спермации переносятся током воды к карпогону, улавливаются трихогиной и оплодотворяют яйцеклетку. Зигота, не проходя периода покоя начинает претерпевать изменения, приводящие к возникновению  карпоспор . Карпоспоры диплоидны и формируются здесь же, на гаметофите. Выйдя в водную среду они прорастают в диплоидные  тетраспорофиты, где в спорангиях образуются гаплоидные споры, дающие начало гаметофитам.

Красные водоросли отличаются сложно протекающим жизненным циклом, специфическими особенностями смены поколений и сложным развитием зиготы, что и учитывается при систематике этой группы водорослей.

У наиболее примитивных красных водорослей (кл. бангиевые) процесс превращения зиготы в карпоспоры очень прост: после оплодотворения карпогон делится с образованием карпоспор. Следующий шаг в эволюции развития красных водорослей состоит в развитии из оплодотворенного карпогона особых нитей -  гонимобластов, клетки которых превращаются в карпоспоры (класс флоридеи, пор. немалионовые). У большинства флоридей нити гонимобласта развиваются не из брюшка оплодотворенного карпогона, а из особых вспомогательных  ауксилярных  клеток. Это крупные клетки с богатым содержимым, стимулирующие развитие гонимобласта и способствующие повышению интенсивности размножения багрянок. Ауксилярные клетки могут быть удалены от карпогона. В этом случае от брюшка карпогона вырастают соединительные или  ообластемные нити. Клетки ообластемных нитей содержат диплоидные ядра. Ообластемные нити подрастают к ауксилярным клеткам, сливаются с ними, но слияния ядер (гаплоидного ауксилярных клеток и диплоидного ообластемных нитей) при этом не происходит. В результате этого процесса происходит интенсивное деление диплоидных ядер ообластемных нитей и формирование гонимобластов, клетки которых диплоидны и формируют также диплоидные карпоспоры.

У наиболее высокоорганизованных красных водорослей (представители порядка церамиевые) ауксилярные клетки образуются только после оплодотворения карпогона и в непосредственной близости от него. Ообластемные нити не образуются, ауксилярная клетка просто сливается с брюшком оплодотворенного карпогона и развиваются гонимобласты с карпоспорами. Собрания зрелых гонимобластов вместе с окружающей их паренхимной тканью называют цистокарпиями .

В современной систематике гонимобласт с карпоспорами рассматривают в качестве самостоятельного поколения -  карпоспорофита, ведущего паразитический образ жизни на женском гаметофите и потому морфологически редуцированного. Таким образом, в цикле развития багрянок присутствуют три фазы - гаплоидный гаметофит, диплоидные карпоспорофит и тетраспорофит. Свободноживущими являются гаметофит и тетраспорофит.

Систематика красных водорослей основывается на особенностях строения женских репродуктивных органов и процессе формирования карпоспор.

Тип (отдел) Красные водоросли - Rhodophyta делят на два класса: бангиевые - Bangiophyceae и флоридеи - Florideophyceae.

Класс Бангиевые - Bangiophyceae . Клетки со звездчатым хроматофором и пиреноидом. Карпогон без трихогины, после оплодотворения содержимое карпогона непосредственно делится с образованием карпоспор. Бесполое размножение моноспорами. В состав класса входят одноклеточные, колониальные и многоклеточные водоросли. Большинство представителей класса пресноводные и наземные обитатели.

Ordo Bangiales – Бангиевые, Gen. Bangia –Бангия, Gen. Porphyra - Порфира

Последняя имеет листовидный таллом до 1 м длиной. Обитает также в Черном море. Многие водоросли из этого класса размножаются вегетативным путем (деление пополам у порфиридиума). У порфиры диплогаплотический цикл со спорической редукцией и гетероморфной сменой поколений (большой гаметофит и редуцированный моноспорофит).

Класс Флоридеи - Florideophyceae . Представители класса наиболее высокоорганизованные багрянки. Хроматофоры без пиреноидов. Карпогон с трихогиной. После оплодотворения развивается гонимобласт или из карпогона или из ауксилярных клеток. Бесполое размножение тетраспорами.

 Ordo Nemalionales - немалиевые . Наиболее примитивный. Ауксилярные клетки отсутствуют, гонимобласт развивается непосредственно из карпогона. Сем. Batrachospermaceae - батрахоспермовых , Gen. Batrachospermum - батрахоспермум. Широко распространенные пресноводные водоросли. Раньше считали, что ему присущ гаплотический цикл развития с зиготической редукцией. Т.е. бесполое размножение моноспорами (гаплоидными) после оплодотворения из зиготы после редукционного деления опять формируется гаплоидный гаметофит. Однако сейчас установили, что после оплодотворения из карпоспор развиваются ползучие нити, от которых вертикально отходят разветвленные нити совсем иного внешнего вида, чем батрахоспермум. Это диплоидная стадия в развитии батрахоспермума, ранее выделяемая в качестве самостоятельного рода -  Chantransia . Она может существовать долгое время и продуцировать моноспоры. Существует она чаще в тени, тогда как гаметофит - световая форма. Побеги гаметофита могут развиваться в любом месте на талломе шантранзия - стадии после редукционного деления диплоидного ядра клеток шантранзии. Таким образом, шантранзия соответствует тетраспорофиту других багрянок.

 Сем. Helminthocladiaceae - гельминтокладиевые , Gen. Nemalion - немалион . Цикл развития схож с батрахоспермумом.

Наиболее высокоорганизованный и богатый видами порядок  Ceramiales - церамиевые . Fam. Ceramiaceae – церамиевых, Gen. Callithamnion - каллитамнион (Черное море), Gen. Ceramium – церамиум. Fam. Rhodomelaceae - родомеловых, Gen. Polysiphonia – полисифония.

Fam. Delesseriaceae – делессериевых, Gen. Delesseria – делессерия. Одна из наиболее красивых багрянок, обладающая листовидным талломом с прожилками. Характерен диплогаплотический цикл развития, спорическая редукция. Изоморфная смена поколений. На мужском и женском гаметофитах развиваются соответственно антеридии и карпогоны. После оплодотворения формируются ауксилярные клетки, которые сливаются с брюшком карпогона и развивается цистокарпий (гонимобласт с окружающей паренхимной тканью). Карпоспоры выпадают из него и дают начало тетраспорофиту, морфологически сходному с гаметофитом, на котором в свою очередь в тетраспорангиях образуются после R-деления гаплоидные тетраспоры, дающие начало гаметофитам. Цикл характерен для порядка.

Интересна также  кораллина - Corallina . из порядка  криптонемиевые - Cryptonemiales . Распространена чаще в тропических морях, таллом пропитан известью. Принимает участие в образовании коралловых рифов.

 Отдел Сине-зеленые водоросли - Cyanophyta .

Это старейшая группа среди автотрофных организмов. Сюда относят одноклеточные, колониальные и нитчатые водоросли, различно окрашенные в зависимости от соотношения пигментов, представленных помимо хлорофилла "а" и  каротиноидов  еще синими пигментами -  фикоцианином  и аллофикоцианином  и красным  фикоэритрином.

Клетки  сине-зеленых водорослей могут быть вытянутыми и овальными с довольно толстой четырехслойной клеточной стенкой. В клеточной оболочке основную роль играют пектин и полисахариды; целлюлоза содержится в незначительном количестве. Стенки клетки ослизняются, у некоторых видов сине-зеленых образуется специальный слизистый чехол. Протопласт лишен оформленного ядра и разделен на окрашенную периферическую часть - хроматоплазму и лишенную окраски центральную часть - центроплазму. В центроплазме локализована ДНК, что позволяет рассматривать центроплазму как примитивное клеточное ядро, хотя ядерная оболочка и ядрышки отсутствуют. Это ядроподобное образование называют нуклеоидом. Хроматиновые элементы нуклеоида при делении клеток расходятся продольно и половинки распределяются поровну между дочерними клетками. В нуклеоиде имеются рибосомы. Истинные хроматофоры у сине-зеленых отсутствуют. Пигменты сосредоточены в пластинчатых образованиях -  ламеллах, которые располагаются в хроматоплазме. Здесь также содержатся рибосомы и запасные питательные вещества:  гликоген, волютин, цианофициновые гранулы. Митохондрии у сине-зеленых отсутствуют. Нет у них и вакуолей с клеточным соком. Часто встречаются  газовые вакуоли, наполненные азотом. Образуются они на границе хромато- и центроплазмы.

Большинству сине-зеленых свойственно образование колоний или многоклеточных нитей. Нити объединяются либо в ложнопаренхимные колонии, в которых они тесно сомкнуты, или же в них клетки располагаются в ряд, слагая трихом. В трихоме протопласты соседних клеток соединены плазмодесмами. У многих нитчатых сине-зеленых имеются своеобразные клетки - гетероцисты . У них двухслойная оболочка, содержимое лишено ассимиляционных пигментов, газовых вакуолей и зерен запасных веществ. По гетероцистам обычно происходит распад нитей при размножении. Согласно последним данным в гетероцистах происходит процесс фиксации атмосферного азота. Другими специализированными клетками, которые так же, как и гетероцисты возникают из вегетативных клеток, являются  споры-акинеты. Это толстостенные клетки, переполненные запасными питательными веществами и с повышенным содержанием ДНК. Споры могут выдерживать высыхание и затем прорастают каждая в новую особь.

Половое размножение у сине-зеленых полностью отсутствует. Размножение одноклеточных и колониальных форм осуществляется путем деления клеток пополам, у некоторых видов от таллома отделяются одноклеточные фрагменты -  гонидии, некоторые размножаются с помощью  экзо - и  эндоспор. Эндоспоры образуются внутри материнской клетки, экзоспоры отшнуровываются от ее верхушки. Подавляющее большинство нитчатых сине-зеленых водорослей размножается с помощью  гормогониев, которые получаются при распаде нити на отдельные участки. После некоторого периода движения, связанного с выделением слизи, гормогонии прорастают в новые нити.

Весь тип сине-зеленые разделяют на три класса: хроококковые, хамесифоновые и гормогониевые.

Класс Гормогониевые - Hormogoniophyceae . Нитчатые водоросли.Размножаются гормогониями.

Порядок осциллаториевые - Oscillatoriales. Род Oscillatoria . Образует сине-зеленые пленки, покрывающие влажную землю, подводные предметы, или плавают на поверхности водоемов. Размножается гормогониями.

Порядок ностоковые - Nostocales . Имеют гетероцисты. Наиболее распространены виды родов ностока и анабены (Anabaena) .Род Nostoc  характеризуется слизистыми или студенистыми колониями разных размеров и формы. Размножение посредством гормогониев, которые возникают в результате распада нитей по гетероцистам. Помимо гормогониев у многих ностоков развиваются споры. Сферические ностоки нередко размножаются почкованием колоний.

Отдел сине-зеленых водорослей - древнейшие автотрофные растения на Земле. По цитологическим признакам они сходны с бактериями, а по набору пигментов - с красными. Однако, учитывая весь комплекс характерных для отдела признаков, можно предположить, что сине-зеленые водоросли являются самостоятельной, тупиковой ветвью эволюции.

Распространены сине-зеленые повсеместно, растут там, где не могут произрастать никакие другие растения: на вулканических породах, в горячих источниках, в Антарктиде при t = - 83 С ⁰, во льдах и на снегу, на почве полупустынь. Преобладают в планктоне эвтрофных водоемов, вызывая цветение воды и принося при этом настоящее бедствия. Цветение сине-зеленых с избытком фикоэритрина красного цвета дало название Красному морю, где они входят в состав планктона.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ВОДОРОСЛЕЙ.

Водоросли распространены в различных местообитаниях: реках, озе­рах, морях, деревьях, скалах, почве, снегу и горячих источниках, од­нако, основной средой их жизни является вода. Различные сухопутные группировки водорослей всегда нуждаются хотя бы в небольшом количест­ве воды, которую получают из брызг прибоя, водопада, росы и т.д.

По отношению к комплексу абиотических условий среды (температуре, освещению, характеру субстрата по химическому составу) водоросли объединяются в следующие экологические группы:

1. Планктонные водоросли (фитопланктон)

2. Бентосные (фитобентос)

3. Наземные (аэрофитон)

4. Почвенные (фитоэдафон)

5. Водоросли горячих источников (термофитон)

6. Водоросли снега и льда (криофитон)

7. Водоросли соленых водоемов (галофитон)

8. Водоросли в известковых субстратах (кальцефитон)

Планктон включает живое население водной толщи, состоящее из мел­ких растительных (фитопланктон) и животных (зоопланктон) организмов.

Фитопланктон развит в разнообразных водоемах: от маленьких пере­сыхающих луж и канав до океанов и морей. Он плохо развит в водоемах с резкими отклонениями в характере освещения (на больших глубинах), в водах термальных источников (t выше +70 С), а также в сероводородных и токсичных водах.

Пресноводный фитопланктон состоит преимущественно из диатомовых, зеленых водорослей и цианей (цианобактерий). Из зеленых обычны виды родов Chlamydomonas, Pandorina, Eudorina, Gonium, Volvox, Scenedes­mus; из цианей чаще всего встречаются виды Anabaena, Microcystis, Ap­hanizomenon. Диатомовые, как правило, представлены родами из класса перистых: Asterionella, Tabellaria, Fragilaria, Navicula, Pinnularia и т.д.

Для морского фитопланктона характерно преобладание диатомовых и перидиениевых водорослей, в морских водоемах цианеи и зеленые имеют подчиненное значение. Из диатомовых наиболее многочисленны представи­тели класса центрических: Chaetoceros, Thalassiosira, Planktoniella, Rhizosolenia.

Планктонные водоросли имеют целый ряд приспособлений для "паре­ния" в толще воды: микроскопически малые размеры клеток, запасные пи­тательные вещества -- жиры, газовые вакуоли, длинные шиповидные или пластинчатые выросты на клетках по типу парашюта и т.д.

Фитобентос включает все водоросли, жизнь которых связана с дном водоемов. Они могут непосредственно прикрепляться к дну водоема или же размещаться на различных предметах, находящихся в воде. Иногда для обозначения группы водорослей, которые поселяются на предметах, ис­кусственно внесенных в водоем человеком (плоты, лодки, суда, сваи), используют специальный термин -- перифитон. Бентосные водоросли мо­гут быть и микро- и макроскопическими. Макроскопические водоросли формируют густые подводные леса (бурые водоросли), микроскопические образуют обрастания в виде пленок, слизистых налетов, тины, войлочных подушечек и т.п.

Бентос пресных водоемов в основном слагается зелеными и диатомовы­ми водорослями, а также цианеями, из красных здесь встречаются только род Batrachospermum. Из зеленых типичны виды родов Ulothrix, Cladop­hora, Draparnaldia. Водоросли с нитчатой структурой таллома, такие как Spirogyra, Zygnema (зеленые), Tribonema (разножгутиковые), Oscil­latoria, Zyngbya (цианеи) ночью лежат на дне водоема, а днем, благо­даря кислороду, образующемуся при фотосинтезе, увлекаются к поверх­ности воды, где и формируют скопления ярко-зеленого или буровато-зе­леного цвета.

Флористический состав морского бентоса тесно связан со свойствами субстрата, интенсивностью перемещения водных масс, их прозрачностью и температурой. Морские бентосные водоросли -- это чаще всего макроско­пические бурые и красные, слагающие первый ярус подводных "лесов", а между ними или эпифитно на них поселяются менее крупные зеленые и ди­атомовые, а также цианеи.

Бентосные водоросли приурочены к узкой прибрежной части моря: в северных морях граница их распространения ограничивается глубиной 40-50 м, в Средиземном море они могут произрастать до глубины 150-180 м. В литорали обычно преобладают бурые, зеленые и некоторые виды красных водорослей, в глубоких слоях сублиторали господствуют красные водоросли, способные нормально фотосинтезировать в сине-зеленых лучах спектра. В бентосе холодных морей доминируют бурые водоросли, в теп­лых морях -- багрянки. Из бурых наиболее обычны виды родов Fucus, La­minaria, Ascophyllum, Sargassum; из красных -- Rhodymenia, Porphyra, Delesseria, Ceramium.

Аэрофитон представлен водорослями, живущими на различных твердых субстратах, вне водоемов. Их особенно много в районах с теплым и влажным климатом. Для защиты от воздействия неблагоприятных факторов среды у аэрофитовых водорослей клеточные стенки слоистые, утолщенные, имеют слизистые чехлы, более вязкую цитоплазму. Они растут на скалах, периодически увлажняемых водой, коре деревьев, мхах. Это микроскопи­ческие одноклеточные, колониальные и нитчатые водоросли из отделов зеленых, диатомей и цианей. Наиболее обычны виды родов Chlorococcum Pleurococcus, Melosira, Diatoma, Nostoc, Calothrix, Gloeo­capsa, Stigonema., Chlorella,

Фитоэдафон -- совокупность водорослей, обитающих на почве и в ее поверхностных слоях. В поверхностном слое эти водоросли живут как ти­пичные фототрофы, а в глубинных они переходят на сапрофитное питание. Для всех видов фитоэдафона характерно образование мощных слизистых чехлов для защиты от пересыхания. Самые многочисленные виды относятся к цианеям, диатомовым и зеленым. Nostoc, Microcoleus (ци­анеи) наиболее типичны для степных и пустынных почв.

На влажной почве, обнажающейся после высыхания мелких водоемов, развиваются Botrydium, Vaucheria, Mesotaenium и пальмеллоидные стадии Chlamydomonas.

Термофитон слагается в основном цианеями, изредка -- зелеными и диатомовыми водорослями, способными переносить высокие t горячих ис­точников. Термофильные организмы не имеют каких-либо специфических морфологических адаптаций к обитанию в экстремальных условиях, поэто­му предполагается, что их выносливость обеспечивается структурой, хи­мическим составом цитоплазмы, а также особыми физиологическими пе­рестройками клеток. Водоросли-термофиты представлены видами родов, которые обитают и при очень низких температурах: Cladophora, Spirogy­ra, Cosmarium, Rhizoclonium, Nitzschia. Специфических термофилов нем­ного, самые типичные из них -- Mastigocladus laminosus и Phormidium laminosum.

Криофитон -- группировки водорослей, приспособленные к жизни в крайних температурных условиях (ниже 0 С). Криофиты представлены ви­дами зеленых и диатомовых водорослей. При массовом размножении они вызывают или позеленение снега (Chlamydomonas nivalis) или его побу­рение (Diatomeae). Диатомовые чаще всего развиваются в льдах Арктики и Антарктики.

Галофитон -- совокупность водорослей, обитающих в водоемах, имею­щих высокую концентрацию солей. Альгофлора засоленных водоемов специ­фична, здесь отсутствуют типичные обитатели моря. Широко распростра­нена в соленых озерах Dunaliella salina, которая сходна по строению с хламидомонадой, но содержащая пигмент B-каротин красного цвета. Из отмерших клеток он диффундирует в солевой раствор, а затем окрашивает выпадающие из него кристаллы соли в различные оттенки красного цвета. Другой обычный обитатель соленых озер цианобактерия -- Chlorogloea sarcinoides. Ее отмершие клетки способствуют образованию лечебного ила.

Кальцефитон -- водоросли, связанные с известковыми субстратами. Для них характерно выделение органических кислот, которые растворяют известь, в результате места их обитания оказываются пронизанными тон­кими канальцами -- это "сверлящие" водоросли.

Среди известковых имеются водоросли, способные выделять углекис­лый кальций. Это вещество образует вокруг водоросли своеобразный фут­ляр, внутри которого водоросль постепенно погибает. Количество видов, объединяемых в кальцефитон, около 20. Они встречаются и в пресных, и в морских водоемах, могут произрастать на скалах, раковинах, корал­лах.

Значение водорослей в природе и их экономическое использование.

Как уже отмечалось, водоросли занимают важное место в морских экосистемах (красные, бурые, диатомовые), а также обильны в пресных водоемах (зеленые, сине-зеленые). В арктических морях биомасса растительного планктона может достигать 6-14 г на 1 м, в Каспийском море в среднем равна 1-3 г на 1 м , а в Азовском море в летние месяцы дает вспышку до 270 г на 1м . Водоросли здесь играют экологическую роль, которая по значимости может быть сравнима только с ролью расте­ний на суше. Эти фотосинтетики являются одними из главных поставщиков органического вещества в водоемах. Чтобы представить себе масштабы участия водорослей макрофитов в жизни проироды, показателен такой пример – в Черном море, в треугольнике между Севастополем, Одессой и устьем Дуная , на глубине 18-60 м располагается “поле” красной водоросли филлофоры на площади около 11 тыс. км , биомасса которой составляет почти 5,5 млн. т.(Филлофорное море Зернова). Однако, начальное звено в цепи питания различных гидроби­онтов представляют именно планктонные водоросли, поэтому их обилием обычно определяется количество животного населения, в том числе и наиболее важного -- рыб. В масштабах всего земного шара доля водорослей в создании органического вещества также весьма значительна, хотя до недавнего времени их роль здесь была существенно преувеличена. Расчеты, произведенные по сухой фитомассе показали, что суммарная сухая масса всех водорослей в Мировом океане в каждый данный момент в 15 тыс раз меньше суммарного запаса сухой фитомассы суши и составляет 47-72 млрд. т, а в доле годовой первичной продукции водоросли Мирового океана создают чуть более 25% всех органических веществ планеты.

Большая часть зеле­ных водорослей является активной составляющей в процессах самоочище­ния сточных и загрязненных вод. Многие виды используются в качестве индикаторов биологического загрязнения и засоления, что особенно важ­но в условиях антропогенных изменений, протекающих и в водных экосис­темах в том числе.

Микроскопические водоросли при их чрезмерном изобилии в водоемах могут существенно ухудшать качество питьевой воды, придавая ей непри­ятный привкус и запах, а сине-зеленые водоросли (Aphanizomenon, Mic­rocystis) при массовом размножении могут стать причиной токсичности вод, т.к. их прижизненные и посмертные выделения крайне ядовиты.

Водоросли, слагающие экологическую группу фитоэдафон, крайне цен­ны как азотфиксирующие организмы, повышающие плодородие почвы, а так­же как пионеры зарастания свежеобнаженных грунтов промышленных отва­лов, поверхности земли после извержения вулканов, как созидатели пер­вичного гумуса.

Важное практическое значение водорослей в природе определяется также их ролью в осадконакоплении. Это имеет как теоретическую значи­мость для определения возраста геологических слоев, так и для непос­редственного использования накопившегося диатомита, сапропеля и дру­гих илов, сформировавшихся из панцирей отмерших диатомовых, зеленых и золотистых водорослей. Так, например, скопления графита в архейских доломитах Трансвааля – это остатки колоний водорослей , живших около 2 млрд. 600 млн. лет назад. По особенностям строения они наиболее близки к сине-зеленым водорослям. Массовое развитие водорослей в докембрийских морях оставило после себя след в виде слоистых толщ известняков мощностью до 200 м, простирающихся на многие километры и использующихся в настоящее время как полезные ископаемые Ископаемые и современные водоросли являются также и одними из основных составляющих рифов. Месторождения нефти в Ираке и США связаны с грядами коралловых и извесняковых рифов, под толщами которых оказались погребенными громадные массы водорослей, послужившие источником формирования самой нефти.

Водоросли широко используются и непосредственно в питании челове­ка. Первое место принадлежит красным (Porphyra, Rhodimenia), бурым (Laminaria, Alaria, Undaria) и зеленым (Ulva, Chlorella и др.) водо­рослям. Их талломы с древних времен непосредственно применяются в пищу как овощи, как приправы для приготовления различных .блюд, конди­терских изделий, а также в качестве добавок для корма скоту. Особая пищевая ценность водорослей определяется не только содержанием белков и углеводов, но и тем, что эти вещества ,особенно , белки усваиваются из водорослей почти на 62 %. Высокое содержание в водорослях витаминов и минеральных ве­ществ, из которых первостепенное значение имеют соли брома и иода определило их совершенно особое место в диетическом питании и профилактике некоторых болезней В последние годы многие виды водорослей (ламинария, спирулина, порфира) стали рекомендовать в ка­честве самостоятельных медицинских препаратов, а также пищевых доба­вок, с целью предотвращения заболеваний обменного характера .

Продукты переработки талломов многих красных и бурых водорослей служат специальным сырьем для различных отраслей промышленности. Аль­гинаты и альгин, добываемые преимущественно из ламинарии и макроцис­тиса, используются как стабилизаторы коллоидов в пищевой, текстиль­ной, косметической и фармацевтической промышленности.

Слизистые вещества -- агар и каррагинан -- являются коллоидами, которые добываются путем специальной обработки талломов багрянок, и широко применяются в косметике, обработке пищевых продуктов, в приго­товлении быстрозастывающих желе, питательных сред для микроорганиз­мов, стабилизирующих эмульсий и быстровысыхающих красок.

В последние годы, благодаря тщательному биохимическому исследова­нию разных групп водорослей, установлены новые их свойства, неизвест­ные у других организмов. Для удовлетворения потребностей в разнооб­разных веществах, синтезируемых водорослями, расширяются масштабы их промышленного культивирования, выращивания на искусственных средах, плантациях, замкнутых аппаратах. Исходным объектом такого культивирования послужила одноклеточная водоросль хлорелла, но в настоящее время искусственно выращиваются многие сине-зеленые и диатомовые водоросли.