Тема водорослей и их размножения постоянно попадается на ЕГЭ по биологии. Ученики часто путаются в наборах хромосом и делении клеток. Разберём, как устроены низшие растения, чем отличаются отделы водорослей и как протекает их размножение. После изучения статьи ты научишься определять хромосомные наборы и уверенно выполнять экзаменационные ботанические задачи.
Систематика и общая характеристика низших растений
Главным критерием низших растений является отсутствие дифференцированных тканей и настоящих органов. У них нет корней, стеблей и листьев. Их тело называется слоевищем или талломом. Они поглощают воду и минеральные вещества всей поверхностью тела. К низшим растениям относят исключительно водоросли.
В школьном курсе выделяют три основных отдела водорослей. Их классификация базируется на составе пигментов и глубине обитания.
Зелёные водоросли обитают преимущественно в пресных водоёмах и на небольших морских глубинах. Они содержат хлорофилл, который придаёт им зелёную окраску.
К ним относятся:
- Одноклеточные формы: хламидомонада и хлорелла. Хламидомонада подвижна, имеет два жгутика, светочувствительный глазок (стигму) и чашевидный хроматофор. Хлорелла неподвижна.
- Многоклеточные нитчатые формы: улотрикс и спирогира. Улотрикс имеет хроматофор в форме незамкнутого кольца (подковы), а у спирогиры он закручен в виде спирали.
Бурые водоросли живут в морях и океанах, образуя подводные заросли. Хлорофилл в их клетках маскируется бурыми пигментами — фукоксантином. Типичные представители: ламинария (морская капуста) и фукус.
У бурых водорослей появляются ризоиды. Они служат для прикрепления к каменистому грунту, но не впитывают вещества, как настоящие корни. Водоросли этого отдела накапливают большое количество йода.
Красные водоросли, или багрянки, способны поглощать свет на максимальной глубине водоёмов. В их клетках содержатся красные пигменты (фикоэритрины), которые улавливают слабые синие лучи света, проникающие глубоко под воду. Представители: порфира, филлофора. Именно из красных водорослей получают агар-агар.
Жизненные циклы водорослей
Жизненный цикл растений включает чередование двух поколений.
Спорофит (2n) — это диплоидное поколение. Его главная функциональная задача заключается в образовании спор. У растений споры всегда образуются путём мейоза.
Гаметофит (n) — это гаплоидное поколение. Он образует половые клетки (гаметы). Гаметы у растений всегда образуются путём митоза.
Жизненный цикл хламидомонады
В жизненном цикле зелёных водорослей доминирует гаметофит. Хламидомонада большую часть жизни проводит в гаплоидном состоянии.
В благоприятных условиях водоросль размножается бесполым путём. Клетка теряет жгутики и делится митозом внутри материнской оболочки. Образуются 4 или 8 подвижных зооспор, которые выходят наружу и растут.
При наступлении неблагоприятных условий, таких как похолодание или высыхание водоёма, запускается половой процесс.
Жизненный цикл улотрикса
Улотрикс — это многоклеточная прикреплённая нитчатая водоросль. Его цикл похож на цикл хламидомонады, но протекает в многоклеточном нитчатом талломе.
В благоприятных условиях некоторые клетки нити становятся спорангиями. В них митозом образуются четырёхжгутиковые зооспоры. Оседая на субстрат, зооспора делится митозом и даёт начало новой нити улотрикса.
В неблагоприятных условиях внутри клеток образуются двужгутиковые гаметы. Они сливаются в воде с образованием диплоидной зиготы. Зигота зимует, затем делится мейозом с образованием четырёх безжгутиковых спор. Каждая спора вырастает в новую гаплоидную нить.
Жизненный цикл бурых водорослей
Преобладающее поколение — спорофит. Рассмотрим на примере ламинарии.
Разбор заданий ЕГЭ
Задание 1
Какой цифрой на рисунке указан организм, который образует колонии?
1 — хламидомонада, 2 — эвглена зелёная, 3 — спирогира, 4 — ламинария, 5 — улотрикс, 6 — вольвокс.
Решение:
На рисунке под номером 6 изображён вольвокс — колониальная зелёная водоросль, состоящая из множества клеток, объединённых в шаровидную колонию.
Ответ: 6.
Задание 2
Установите соответствие между характеристиками и водорослями, обозначенными на рисунке ниже цифрами 1, 2, 3, 4: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
| ХАРАКТЕРИСТИКИ | ВОДОРОСЛИ |
|---|---|
| А) таксономическое положение спорное, между принадлежностью к царству животных и растений | 1) 1 |
| Б) название рода обусловлено формой хроматофора | 2) 2 |
| В) в северных морях формирует заросли на глубине | 3) 3 |
| Г) имеет пластинчатое слоевище | 4) 4 |
| Д) имеет хроматофор и светочувствительный глазок (стигму) | |
| Е) источник йода для человека |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение:
1 — хламидомонада, 2 — эвглена зелёная, 3 — спирогира, 4 — ламинария, 5 — улотрикс, 6 — вольвокс.
А — 2; эвглена зелёная демонстрирует черты как растений (фотосинтез), так и животных (подвижность), что делает её систематическое положение спорным;
Б — 3; спирогира получила своё название из-за характерной спиралевидной формы хроматофора;
В — 4; ламинария образует обширные подводные заросли в холодных морях, являясь важным компонентом морских экосистем;
Г — 4; ламинария имеет пластинчатое слоевище, которое широко используется в пищевой и медицинской промышленности;
Д — 1; хламидомонада обладает хроматофором для фотосинтеза и стигмой для светочувствительности;
Е — 4; ламинария служит основным промышленным источником йода и других ценных веществ.
Ответ: 234414.
Практикум
Задание 1
Каким номером на рисунке обозначена диплоидная стадия жизненного цикла?
1 — зооспоры, появившиеся путем митоза, 2 — гаметофит (взрослая особь), 3 — гаметы, 4 — зигота, 5 — зооспоры, появившиеся путем мейоза.
Зигота (4) является единственной диплоидной стадией в этом жизненном цикле, образующейся при слиянии гаплоидных гамет и дающей начало новому организму.
Ответ: 4.
Задание 2
Установите соответствие между характеристиками и стадиями жизненного цикла, обозначенными цифрами 1, 2, 3, 4 на схеме: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
| ХАРАКТЕРИСТИКИ | СТАДИИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА |
|---|---|
| А) является подвижной спорой (зооспорой) | 1) 1 |
| Б) имеет генетический материал от двух родительских особей | 2) 2 |
| В) гаплоидная стадия, образующая половые клетки | 3) 3 |
| Г) участвует в оплодотворении других клеток | 4) 4 |
| Д) развивается из споры | |
| Е) представлена одной неподвижной клеткой |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
1 — зооспоры, появившиеся путем митоза, 2 — гаметофит (взрослая особь), 3 — гаметы, 4 — зигота, 5 — зооспоры, появившиеся путем мейоза.
А — 1; зооспоры являются подвижными спорами, образующимися в результате митоза и служащими для бесполого размножения;
Б — 4; зигота содержит генетический материал от обоих родителей, образовавшийся в результате слияния гамет;
В — 2; гаметофит (взрослая особь) является стадией, образующей гаметы;
Г — 3; гаметы непосредственно участвуют в процессе оплодотворения, сливаясь с другими гаметами;
Д — 2; гаметофит (взрослая особь) является стадией с наиболее активным метаболизмом, обеспечивающей рост и развитие;
Е — 4; зигота представляет собой единую неподвижную клетку, образующуюся после оплодотворения.
Ответ: 142324.
Заключение
После изучения материала у тебя есть всё необходимое для решения заданий по низшим растениям на экзамене. Теперь ты умеешь:
- распознавать отделы водорослей по характерным признакам: пигментам, форме хроматофора и наличию жгутиков;
- выстраивать правильную последовательность при решении задач на систематику;
- определять хромосомные наборы в жизненных циклах хламидомонады и улотрикса.
Главное правило, которое нужно помнить при решении заданий по ботанике: споры у растений развиваются путём мейоза, а половые клетки всегда формируются путём митоза. Чтобы довести этот навык до автоматизма, советуем решить несколько задач из открытого банка ЕГЭ.
