Тема чередования поколений высших споровых растений вызывает затруднения на ЕГЭ по биологии. Ошибки возникают при определении хромосомных наборов в заданиях второй части экзамена, а также при распознавании объектов по визуальным рисункам. Разберём общую логику жизненных циклов и анатомические маркеры мхов, плаунов, хвощей и папоротников. После изучения материала ты сможешь уверенно решать задачи без механического заучивания схем.
Высшие споровые растения — это многоклеточные фотосинтезирующие организмы-эукариоты, которые размножаются спорами и имеют тканевое строение.
Переход от водного образа жизни к наземному потребовал серьёзных изменений. Главный эволюционный маркер группы — появление настоящих тканей и органов, тогда как у водорослей их нет, а тело представлено талломом. Растениям на суше потребовались покровные ткани для защиты от высыхания и проводящие ткани для транспорта воды.
Систематика и анатомические маркеры споровых растений
Высшие споровые растения делят на несколько отделов. Общие признаки всей группы:
обязательное присутствие капельно-жидкой воды для процесса оплодотворения.
Сперматозоиды этих растений снабжены жгутиками и могут перемещаться к яйцеклетке только во влажной среде.
Моховидные
Моховидные — самая примитивная группа среди высших растений. На экзамене чаще всего проверяются знания о двух ключевых представителях: кукушкином льне и сфагнуме.
Мхи — это единственная группа, где в жизненном цикле гаметофит преобладает над спорофитом. Гаметофит — это само зелёное листостебельное растение. Спорофит полностью зависит от гаметофита, паразитирует на нём и выглядит как коробочка на ножке. У мхов нет настоящих корней, их заменяют ризоиды — нитевидные выросты для закрепления в субстрате. Проводящие ткани развиты слабо.
Отдельно нужно отметить сфагнум. У этого мха нет ризоидов, он впитывает воду всей поверхностью тела благодаря специальным мёртвым водоносным клеткам. Поскольку сфагнум выделяет бактерицидные вещества и кислоты, органические остатки не перегнивают, что приводит к образованию залежей торфа.
Плауновидные
Основной представитель этого отдела — плаун булавовидный. У плауновидных впервые в ходе эволюции появляются настоящие корни и листья. Листья имеют небольшие размеры и называются микрофиллами. Стебли стелющиеся, для них характерно дихотомическое (вилкообразное) ветвление.
На концах вертикальных побегов формируются стробилы — спороносные колоски. Гаметофит плауна называется заростком. Он развивается под землёй очень медленно и обязательно вступает в симбиоз с грибом для получения питательных веществ.
Хвощевидные
Самый известный представитель — хвощ полевой. Хвощи визуально легко узнать по расчленённому стеблю с ярко выраженными узлами и междоузлиями. Ветвление у них мутовчатое — боковые побеги отходят от главного пучком из одной точки.
Листья хвощей редуцированы до небольших чешуек, поэтому основная функция фотосинтеза переходит к зелёному стеблю. В тканях стебля накапливается кремнезём, что делает органы растения жёсткими. У хвоща полевого наблюдается диморфизм побегов:
Весной появляются бурые нефотосинтезирующие побеги со спороносным колоском на верхушке. После созревания и рассеивания спор они отмирают.
Летом вырастают зелёные вегетативные побеги, которые занимаются фотосинтезом и накапливают органические вещества в корневище.
Папоротниковидные
Классические представители группы: щитовник мужской, орляк и страусник. Папоротниковидные имеют хорошо развитые корневища и придаточные корни. Листья папоротников исторически имеют побеговое происхождение, они крупные и сильно рассечённые. В ботанике их называют вайями.
Спорангии папоротников собраны в группы на нижней стороне листа. Такие скопления спорангиев называются сорусами. Сверху они часто прикрыты защитным покрывальцем.
Разбор заданий с ЕГЭ
Рассмотрим, как применять теорию к реальным экзаменационным задачам.
Задание 1
Спорофит папоротника орляка имеет 52 хромосомы. Сколько хромосом у него в клетках спорангия, в зрелых спорах и в клетках заростка? Какое деление приводит к образованию этих клеток? Из каких клеток они образуются?
Ответ
Клетки спорангия образуются из клеток листа (или клеток вайи), они образуются митозом, в них 52 хромосомы.
Зрелые споры образуются мейозом из клеток спорангия, в них 26 хромосом.
Заросток образуется путём деления митозом при прорастании споры, в нём 26 хромосом.
Задание 2
Установите последовательность стадий жизненного цикла организма со спорической редукцией, начиная с мейоза. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) формирование гаметофита 2) формирование спорофита 3) образование споры 4) образование зиготы 5) развитие гамет
Решение
Последовательность стадий жизненного цикла организма со спорической редукцией:
3 — образование споры (в результате мейоза);
1 — формирование гаметофита (из проросшей споры);
5 — развитие гамет (на гаметофите путём митоза);
4 — образование зиготы (в результате оплодотворения);
2 — формирование спорофита (из зиготы).
Ответ: 31542.
Практикум
Задание 1
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Для растения, изображённого на рисунке, характерно:
1) Размножение с помощью семян 2) Развитие заростка из споры 3) Наличие вегетативных органов 4) Двойное оплодотворение 5) Преобладание в жизненном цикле спорофита 6) Наличие ризоидов у спорофита
Изображённый папоротник относится к высшим споровым растениям, что определяет его характерные особенности: 2) наличие вегетативных органов — папоротники имеют настоящие корни, стебли и листья (вайи); 3) развитие заростка из споры — из споры папоротника развивается гаметофит (заросток); 5) преобладание в жизненном цикле спорофита — у папоротников доминирует спорофит (взрослое растение).
Не подходят варианты: 1) размножение с помощью семян — папоротники размножаются спорами; 4) двойное оплодотворение — характерно только для покрытосеменных растений; 6) наличие ризоидов у спорофита — спорофит папоротников имеет настоящие корни, ризоиды есть только у гаметофита. Ответ: 235.
Задание 2
Какой хромосомный набор характерен для клеток заростка и спор плауна? Из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются?
Заросток плауна имеет гаплоидный набор хромосом (n), так как является гаметофитом.
Он образуется из гаплоидной споры путём митоза.
Споры плауна имеют гаплоидный набор хромосом (n).
Они образуются из клеток спорогенной ткани диплоидного спорофита (2n) в спорангиях путём мейоза.
Заключение
Теперь ты умеешь определять анатомические отличия основных отделов споровых растений и понимаешь логику чередования жизненных фаз. Главное правило, которое нужно применять на ЕГЭ: споры у растений образуются мейозом, а гаметы — митозом. Понимание этого водораздела позволяет правильно находить хромосомные наборы в заданиях развёрнутой части. Чтобы научиться решать задачи быстро, отработай 10–12 заданий по жизненным циклам из открытого банка и внимательно проанализируй допущенные ошибки.
