Умблик
7 класс · базовый
Биология · 7 класс · базовый уровень
Биология · базовый уровень · 7 класс · Урок 2

Водоросли: зелёные, бурые и красные

Сравним одноклеточные и многоклеточные формы, узнаем, как они питаются и размножаются, и разберём границы школьного слова «водоросли».

Систематические группы растений

Федеральная программа · базовый уровень · 7 класс

Систематические группы растений

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Общая характеристика водорослей
  • Одноклеточные и многоклеточные зелёные водоросли
  • Питание, дыхание, бесполое и половое размножение зелёных водорослей
  • Бурые и красные водоросли
  • Значение водорослей в природе и жизни человека
хламидомонадаспирогираламинариякраснаяводоросль
Учебное сравнение одноклеточной зелёной, нитчатой зелёной, бурой и красной водоросли. Размеры и ветвление условны; это не схема их точного родства.

Как это устроено

Водоросли живут не только в море: зелёные формы встречаются в пресной воде, влажной почве и других освещённых влажных местах. Для фотосинтеза им нужны свет, углекислый газ, вода и минеральные вещества; живые клетки также дышат. У многоклеточных водорослей части слоевища могут специализироваться, но школьные «лист», «стебель» и «корень» ламинарии не являются настоящими органами цветкового растения.

Проследите оба процесса в одной живой клетке. При свете хлоропласт использует энергию света, воду и углекислый газ для образования органических веществ; кислород выделяется как продукт. Та же клетка круглые сутки расходует часть органических веществ при клеточном дыхании. Поэтому утверждение «водоросль только фотосинтезирует и совсем не дышит» неверно; в темноте фотосинтез прекращается, а дыхание продолжается.

У хламидомонады одна подвижная клетка с жгутиками, у хлореллы обычно неподвижная взрослая клетка, у спирогиры и улотрикса множество клеток соединены в нить. Их сравнивают по числу клеток, подвижности и форме хлоропласта. Эти признаки помогают распознаванию, но не заменяют изучение жизненных циклов и родственных связей.

У спирогиры внутри каждой клетки нити виден спиральный хлоропласт; у улотрикса хлоропласт обычно похож на пристеночный поясок. Это признаки, доступные на хорошем микропрепарате. Если жгутики на фотографии хламидомонады не видны, нельзя автоматически переписывать её в хлореллу: тонкие структуры могли не попасть в фокус или не сохраниться при изготовлении препарата. Записывайте отдельно то, что наблюдали, и то, что известно из описания вида.

Размножение может происходить без слияния клеток: делением, фрагментацией или спорообразованием. При половом процессе сливаются клетки или их содержимое, что приводит к новым сочетаниям наследственного материала. У спирогиры часто показывают конъюгацию, однако жизненные циклы разных зелёных, бурых и красных водорослей устроены неодинаково.

Не путайте фрагментацию и конъюгацию. Если нить спирогиры разорвалась и каждый живой кусочек вырос в новую нить, это бесполое размножение без слияния клеток. Если две нити образовали соединения и содержимое клеток слилось с образованием зиготы, это половой процесс. У ламинарии жизненный цикл иной: крупное видимое слоевище представляет одну стадию, а микроскопические стадии образуют гаметы. Не переносите такую схему на хлореллу или красные водоросли.

Бурые водоросли, включая ламинарию, относятся к иной крупной линии эукариот, чем зелёные и красные. Их бурый оттенок часто связан с фукоксантином; у многих красных водорослей заметную окраску даёт фикоэритрин. Все эти группы могут фотосинтезировать, но это не делает их одним видом или одним «классом цвета». Историческое название «сине-зелёные водоросли» для цианобактерий ещё встречается, однако цианобактерии — бактерии без ядра и хлоропласта, а не эукариотические водоросли из этой схемы.

Фотосинтезирующие водоросли участвуют в образовании органических веществ и кислорода, служат пищей многим водным организмам. Человек использует некоторые виды в пище, производстве агаровых веществ и исследованиях. Важно различать полезную роль всей группы в экосистемах и вред от массового развития отдельных видов при избытке питательных веществ в водоёме.

Один водоём не позволяет судить по цвету воды о конкретном организме и его опасности: массовое развитие могут давать разные водоросли и цианобактерии. При избытке питательных веществ и подходящих условиях число клеток может быстро расти; последующее разложение большой биомассы способно уменьшать содержание растворённого кислорода. Это экологический риск, а не доказательство того, что каждая отдельная водоросль вредна. Без анализа нельзя делать вывод о токсинах или пригодности воды для питья.

Рассмотрим красную водоросль на конкретном виде — хондрусе курчавом Chondrus crispus. Его многоклеточное слоевище состоит из уплощённых разветвляющихся частей и прикрепляющего диска; он живёт на камнях в нижней приливной зоне и мелководье Северной Атлантики. Настоящих корней, стебля и листьев у него нет. Свет используют пигменты хлоропластов; вода, растворённые минеральные вещества и углерод поступают из окружающей воды через поверхность слоевища. Живые клетки одновременно осуществляют дыхание. В цикле чередуются разные стадии, в том числе образующие гаметы и споры: конъюгация спирогиры не является его циклом. Из хондруса получают загуститель каррагинан; агар получают из других подходящих красных водорослей, поэтому «любая красная водоросль даёт агар» — неверный вывод.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Водоросли

Широкое учебное название разнообразных преимущественно водных фотосинтезирующих организмов без типичного для наземных растений деления тела на корень, стебель и листья.

Пример: Одноклеточная хлорелла и крупная бурая ламинария обе называются водорослями, хотя устроены по-разному.

Важно: В современной системе все водоросли не образуют одну естественную группу; школьное название описывает образ жизни и строение.

Слоевище (таллом)

Тело водоросли или лишайника, не разделённое на настоящие корни, стебель и листья наземного растения. Оно может быть одноклеточным, нитчатым или крупным многоклеточным.

Пример: Широкие пластинчатые части ламинарии — части слоевища, а не настоящие листья дерева.

Хлоропласт водоросли

Клеточная структура фотосинтезирующей эукариотической водоросли, содержащая пигменты и обеспечивающая превращение световой энергии в химическую. Форма и число хлоропластов зависят от группы и вида.

Пример: У спирогиры хлоропласт располагается спиральной лентой, а у многих хламидомонад он чашевидный.

Важно: Цианобактерии тоже фотосинтезируют, но их прокариотическая клетка не имеет хлоропласта.

Фотосинтетический пигмент

Вещество, поглощающее свет определённых участков спектра и участвующее в получении энергии для фотосинтеза. Сочетание пигментов влияет на окраску, но видимый цвет не является единственным признаком родства.

Пример: У бурых водорослей буроватую окраску часто придаёт фукоксантин, а у многих красных — фикоэритрин.

Хламидомонада

Род одноклеточных зелёных водорослей, клетки которых обычно передвигаются при помощи двух жгутиков и содержат хлоропласт для фотосинтеза.

Пример: На готовой микрофотографии хламидомонады можно увидеть жгутики и чашевидный хлоропласт.

Хлорелла

Род мелких одноклеточных зелёных водорослей без жгутиков у обычной взрослой клетки; при наличии света её хлоропласт позволяет образовывать органические вещества.

Пример: Круглые клетки хлореллы изучают на микропрепарате, сравнивая с подвижной хламидомонадой.

Спирогира

Род нитчатых зелёных водорослей; каждая нить состоит из ряда клеток со спирально расположенными хлоропластами.

Пример: Под микроскопом в клетках спирогиры заметны характерные зелёные спирали.

Улотрикс

Род нитчатых зелёных водорослей, клетки которого образуют неветвящуюся нить; его хлоропласт обычно выглядит как поясок вдоль стенки клетки.

Пример: Улотрикс и спирогиру можно различать по форме хлоропласта на качественном препарате.

Бесполое размножение водорослей

Образование новых особей без слияния половых клеток, например делением клетки, распадом нити на фрагменты или образованием специальных спор.

Пример: Из отделившегося участка нити спирогиры при подходящих условиях может вырасти новая нить.

Половое размножение водорослей

Размножение, при котором происходит слияние половых клеток или клеточных содержимых, а затем возникает клетка с новой комбинацией наследственного материала.

Пример: У спирогиры при конъюгации содержимое двух клеток соединяется через образующийся канал.

Важно: У разных водорослей половые процессы различаются; конъюгация спирогиры не описывает все группы.

Конъюгация спирогиры

Половой процесс, при котором между клетками двух нитей образуется соединение, содержимое клеток соединяется и возникает зигота. Это не простое удвоение числа клеток и не универсальный цикл всех водорослей.

Пример: На учебной схеме две нити спирогиры соединены трубочками; после переноса содержимого в одной из клеток формируется зигота.

Прикрепляющая часть ламинарии

Часть слоевища крупной бурой водоросли, удерживающая её на субстрате. Её внешнее сходство с корнями не означает, что она является настоящим корнем сосудистого растения.

Пример: На каменистом морском дне ламинария удерживается прикрепляющей частью слоевища, а не корневой системой берёзы.

Бурые водоросли

Отдельная эволюционная линия преимущественно морских многоклеточных водорослей, в хлоропластах которых, наряду с хлорофиллом, есть дополнительные пигменты, часто придающие буроватую окраску. Они не являются просто «потемневшими зелёными водорослями».

Пример: Ламинария закрепляется на дне прикрепляющей частью слоевища, но не имеет настоящих корней.

Красные водоросли

Группа преимущественно морских водорослей с пигментами, позволяющими использовать свет в водной среде; окраска разных видов может быть не только ярко-красной.

Пример: Некоторые красные водоросли служат источником агара, используемого как загуститель и среда для выращивания микроорганизмов.

Планктонная водоросль

Микроскопическая водоросль, обитающая во взвешенном состоянии в толще воды и входящая в фитопланктон. Это экологическое описание, а не название отдельной систематической группы.

Пример: Одноклеточные фотосинтезирующие организмы могут служить пищей мелким водным животным и участвовать в водной пищевой сети.

Хондрус курчавый — Chondrus crispus

Конкретный вид многоклеточной красной морской водоросли: уплощённое ветвящееся слоевище прикрепляется к камню диском; это не настоящий корень.

Пример: У хондруса ветви слоевища многократно разделяются надвое, а окраска может изменяться от пурпурной до зеленоватой.

Важно: Английское название Irish moss не делает хондрус мхом.

Пример по шагам

В учебнике нарисованы «корень» и «листья» ламинарии. Можно ли считать их теми же органами, что у берёзы?

  1. Сравните функцию: прикрепляющая часть удерживает ламинарию, пластинка получает свет.
  2. Проверьте происхождение и внутреннее строение: это части слоевища водоросли, а не органы наземного растения с типичными тканями корня и листа.
  3. Используйте точные слова «прикрепляющая часть слоевища» и «пластинка слоевища».

Вывод: Внешнее сходство и общая функция не делают части слоевища настоящими корнем и листом берёзы.

Практическая работа

Сравнение учебных микропрепаратов водорослей

  1. Рассмотрите готовые препараты или проверенные микрофотографии хлореллы, хламидомонады, спирогиры и улотрикса с масштабом.
  2. Запишите для каждого, видна ли одна клетка или нить, и как расположены хлоропласты; отсутствие жгутика на одном кадре не считайте доказательством его отсутствия.
  3. Сопоставьте наблюдаемые признаки с описанием и отдельно обозначьте признаки, которые препарат не позволяет определить.

Что можно заключить: Сравнение препаратов показывает разнообразие организации зелёных водорослей; жизненный цикл и родство нельзя полностью установить по одному изображению.

Безопасность: Используйте готовые школьные препараты; не собирайте материал из загрязнённых водоёмов и не пробуйте водоросли на вкус.

Практическая работа

Временный препарат известного растения и готовый препарат водоросли

Учебные модельные данные — не результаты реального опыта

Если таблица шире экрана, прокрутите её по горизонтали.

Учебные карточки ожидаемых признаков, не микрофотографии ученика
МатериалЧто может быть различимоПредел вывода
Кожица белой запасающей чешуи лука в водеСоседние вытянутые клетки, заметные клеточные стенки; зелёных хлоропластов обычно нетНе все растительные клетки зелёные; в неокрашенном препарате ядро может быть плохо различимо, мембрана отдельно от стенки обычно не видна
Подписанный постоянный препарат спирогирыНить из последовательных клеток; спиральные зелёные хлоропласты, если препарат их сохраняетСпирогира — нитчатая водоросль; по одному изображению не устанавливают здоровье, полный цикл или точный вид
Круглое светлое пятно с тёмным ободкомВозможный пузырёк воздуха под покровным стекломНе объявлять отдельной клеткой или бактерией без проверки расположения и препарата

Видимость зависит от толщины, освещения, состояния препарата и прибора. Реальную запись заполняют по своему полю зрения; признаки из готовой карточки нельзя переписывать как увиденное.

  1. Это очная работа с учителем. Материал: тонкая внутренняя кожица свежей пищевой луковицы Allium cepa, заранее отделённая учителем без повреждений и плесени, вода, пипетка без иглы, пинцет, целые предметное и покровное стёкла, световой микроскоп; для сравнения — подписанный постоянный препарат спирогиры. Кожица лука — ткань цветкового растения, а не водоросль.
  2. Сухими руками поставьте микроскоп на устойчивый стол; переносите его отключённым, поддерживая основание и стойку. Проверьте с учителем целость стёкол и расположение шнура. На предметное стекло нанесите каплю воды, расправьте небольшой выданный кусочек кожицы; учитель покажет, как опустить покровное стекло под углом, не нажимая на него, чтобы уменьшить пузырьки.
  3. Установите самый малый объектив, например 4× при окуляре 10×. Поместите образец над освещением, закрепите стекло. Под контролем учителя и согласно инструкции именно этого микроскопа найдите фокус: сближение объектива со стеклом контролируют сбоку, не допускают контакта. Сначала центрируйте участок на малом увеличении; на объективе 10× используйте тонкую фокусировку. Не применяйте иммерсионное масло.
  4. Запишите окуляр, объектив и общее увеличение: 10×4 = 40×, 10×10 = 100×. Зарисуйте несколько соседних клеток, подпишите действительно видимые границы и пузырьки отдельно. Для цифрового снимка сохраните параметры увеличения; без калибровки камеры и шкалы не выводите размер клетки по пикселям или размеру на экране.
  5. Затем тем же безопасным способом рассмотрите подписанный постоянный препарат спирогиры. Сравните наблюдения с учебными карточками ниже. Если ядро или мембрана не различимы, запишите не различаю, а не отсутствует. Проверьте: пузырёк перемещается/округлый и не образует ряд клеток, а клеточная граница входит в ткань или нить.
  6. После работы верните малый объектив, выключите прибор. Учитель организует разбор препарата и уборку стёкол; вымойте руки. Критерии: безопасный порядок, подпись материала, расчёт увеличения, рисунок видимого и отдельная запись ограничений. Само чтение карточек не означает выполнения микроскопии.

Что можно заключить: Ориентир для разбора: временный препарат имеет известный материал в капле воды и приготовлен для краткого наблюдения; постоянный препарат заранее зафиксирован и сохранён. При окуляре 10× общее увеличение с объективом 4× — 40×, с 10× — 100×. Кожица лука показывает ткань цветкового, спирогира — клеточную нить водоросли. Неразличимое ядро не делает клетку безъядерной; отсутствие зелёных хлоропластов у запасающей чешуи не отменяет принадлежности к растению. Отчёт по карточкам показывает разбор модели; владение микроскопом проверяют в очной работе.

Безопасность: Учитель руководит стеклом и прибором; при трещине или осколках остановитесь и сообщите ему, не собирайте стекло руками. Не применяйте ножи, красители, пламя и мазки с тела. Не выращивайте неизвестные бактерии или плесень, не открывайте чашки с колониями и не делайте бактериальные мазки вне специально оборудованной лаборатории; для грибов и бактерий используются подписанные готовые закрытые препараты или изображения.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.