§ 9. Одноклеточные водоросли

Определения и обозначения

Одноклеточные водоросли — водоросли, тело которых состоит из одной клетки. В отличие от многоклеточных водорослей, у них нет тела, составленного из множества клеток, но одна клетка выполняет все необходимые жизненные функции. Это понятие помогает не путать размер организма с его сложностью: микроскопическое существо тоже может быть самостоятельным организмом.

Хламидомонада — одноклеточная зелёная водоросль, способная активно двигаться. У неё есть оболочка, хлоропласт, два жгутика и светочувствительная стигма. Эти части выполняют разные задачи: клетка защищена оболочкой, получает энергию при фотосинтезе, а жгутики помогают перемещаться в воде.

Хлорелла — одноклеточная зелёная водоросль, которая не имеет органоидов движения, то есть специальных частей клетки, обеспечивающих активное перемещение. Она сохраняет способность к фотосинтезу, но не плавает, как хламидомонада. Это различие показывает, что даже близкие организмы могут быть приспособлены к разному образу жизни.

Стигма — светочувствительная структура хламидомонады. Она воспринимает направление света и помогает клетке ориентироваться в воде. Благодаря этому водоросль может двигаться туда, где освещение подходит для фотосинтеза.

Как это устроено

Одноклеточные водоросли относят к водорослям не только из-за жизни в воде: решающее значение имеет наличие хлорофилла и способность к фотосинтезу. При фотосинтезе клетка использует энергию света, чтобы образовывать органические вещества. Поэтому даже единственная клетка может создавать себе пищу и одновременно быть целым организмом. Многоклеточное тело для этого не обязательно.

Строение хламидомонады связано с тем, что она живёт в воде и может перемещаться. Жгутики работают как тонкие подвижные выросты: их движения помогают клетке плыть. Оболочка отделяет клетку от окружающей среды и защищает её, сохраняя при этом возможность обмениваться веществами с водой. Стигма воспринимает свет, поэтому хламидомонада может выбирать направление движения, выгодное для фотосинтеза.

Хламидомонада поглощает воду и растворённые в ней вещества через поверхность клетки, а газообмен также происходит через клеточную поверхность. Для фотосинтеза ей нужны свет, вода и углекислый газ; минеральные вещества необходимы для жизнедеятельности и роста. Хлоропласт — часть клетки, где происходит фотосинтез. Следовательно, наличие хлорофилла не отменяет потребности в воде, свете и веществах из окружающей среды.

Хлорелла отличается от хламидомонады прежде всего отсутствием жгутиков. Без этих органоидов движения она не может активно плавать, поэтому её положение меняется не благодаря собственному направленному движению. При этом хлорелла, как и хламидомонада, содержит хлорофилл и фотосинтезирует. Так различия в строении объясняют различия в подвижности, но не отменяют общих способов получения органических веществ.

Одноклеточные водоросли размножаются делением клетки: одна клетка образует новые клетки, которые затем могут расти и размножаться. Если света, воды и необходимых растворённых веществ достаточно, потомству хватает ресурсов для дальнейшей жизни. Поэтому число водорослей в водоёме может быстро увеличиваться. При неблагоприятных условиях рост и размножение замедляются, поскольку клеткам не хватает подходящих условий.

Сравнение хламидомонады и хлореллы

Сначала найдите общие признаки: у обеих водорослей одна клетка, они фотосинтезируют и размножаются делением. Затем сравните признаки, связанные с движением: по наличию жгутиков и стигмы легко отличить хламидомонаду от хлореллы. Таблица помогает не смешивать способ питания с подвижностью.

Разбор задач

Задача 1. По описанию определите организм: одноклеточная водоросль с двумя жгутиками, зелёным хлоропластом и светочувствительной стигмой.

1. Два жгутика указывают на то, что клетка может активно двигаться.
2. Светочувствительная стигма характерна для организма, который ориентируется на освещение.
3. Сочетание этих признаков соответствует хламидомонаде.

Ответ: это хламидомонада. Здесь важно сопоставить не один отдельный признак, а всё описание: жгутики и стигма вместе помогают определить организм.

Задача 2. Сравните хламидомонаду и хлореллу: укажите два общих признака и два различия.

1. Для поиска общего сравните основные жизненные свойства: обе водоросли одноклеточные и способны к фотосинтезу.
2. Затем сопоставьте признаки движения: у хламидомонады есть жгутики, а у хлореллы их нет.
3. В качестве второго различия укажите стигму: она есть у хламидомонады и отсутствует у хлореллы.

Ответ: общие признаки — одна клетка и фотосинтез; различия — жгутики и способность двигаться, а также наличие стигмы. Такой порядок сравнения помогает отделить общие для водорослей черты от особенностей каждого организма.

Задача 3. Объясните, почему при достаточном освещении и наличии питательных веществ численность одноклеточных водорослей в водоёме может быстро возрасти.

1. При освещении водоросли фотосинтезируют и образуют органические вещества, необходимые для жизни.
2. Вода и растворённые вещества обеспечивают клеткам условия для роста и дальнейшего деления.
3. Каждая новая клетка может снова размножаться, поэтому увеличение численности продолжается.

Ответ: свет и доступные вещества поддерживают жизнедеятельность водорослей, а размножение делением быстро увеличивает число клеток. Если какого-либо необходимого условия не хватает, быстрый рост становится невозможным.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что у одноклеточной водоросли нет органов и структур, потому что её тело состоит из одной клетки. Такое заключение возникает, если смешивать слова «одноклеточный» и «не имеющий строения». У клетки есть части с разными функциями; проверить себя можно, назвав отдельно оболочку, хлоропласт и, у хламидомонады, жгутики.

Ошибка — путать хлоропласт со стигмой. Их названия могут казаться похожими по значимости, но функции у них разные: хлоропласт участвует в фотосинтезе, а стигма воспринимает свет. Чтобы проверить ответ, спроси себя, какая структура образует органические вещества, а какая помогает ориентироваться.

Ошибка — утверждать, что передвигаются все одноклеточные водоросли. Это неверное обобщение может появиться после изучения подвижной хламидомонады. Сравни её с хлореллой: у первой есть жгутики, у второй их нет, поэтому хлорелла не плавает активно.

Ошибка — считать, что фотосинтез освобождает водоросль от потребности в воде, минеральных веществах и свете. Иногда фотосинтез понимают как получение всего необходимого без условий и исходных веществ. Проверь себя, перечислив, что клетка использует для фотосинтеза и что поглощает из окружающей среды для жизни и роста.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в одноклеточных водорослях, нужно знать строение клетки и назначение хлоропластов. Также пригодится понимание фотосинтеза: свет помогает образовывать органические вещества, но клетке требуются вода и необходимые вещества из окружающей среды. Эти знания помогают объяснить, почему водоросли могут быть и одноклеточными, и многоклеточными.

Тема связана с разнообразием водорослей и устройством водных экосистем. Микроскопические водоросли участвуют в образовании органических веществ и входят в пищевые связи водоёма. Размножение делением показывает один из способов, благодаря которому численность организмов может быстро расти.

Что запомнить

• Тело одноклеточной водоросли состоит из одной клетки.
• Одноклеточные водоросли содержат хлорофилл и способны к фотосинтезу.
• Хламидомонада передвигается с помощью жгутиков.
• Стигма помогает хламидомонаде воспринимать свет.
• Хлорелла не имеет жгутиков и не передвигается активно.
• Одноклеточные водоросли размножаются делением клетки.