Водорості: зелені, діатомові, бурі, червоні

Водорості — це збірна група фотосинтезувальних організмів, які живуть переважно у водному середовищі. Їхнє тіло називають сланню (таломом). На відміну від вищих рослин, слань не поділена на корінь, стебло й листок і не має справжніх тканин. Саме тому у водоростей немає ані провідних, ані механічних тканин.

Будова слані

За будовою слані водорості поділяють на кілька типів:

• одноклітинні — хламідомонада, хлорела, пінулярія;

• нитчасті — улотрикс, спірогіра;

• пластинчасті або розгалужені — ульва, ламінарія, фукус.

Клітина водорості має клітинну стінку, ядро й хроматофори. Хроматофори — це пластиди водоростей, які містять хлорофіл і додаткові пігменти. Їхня форма різна: чашоподібний хроматофор у хламідомонади й хлорели, незамкнений поясок в улотрикса, спірально закручені стрічки в спірогіри. Цю форму ти маєш запам'ятати — вона часто стає ключем до визначення водорості на рисунку.

Піреноїд

Піреноїд — це ущільнена ділянка хроматофора зелених водоростей, навколо якої утворюється й накопичується запасний крохмаль. На рисунку він виглядає як кругле тільце всередині хроматофора. Не плутай його з ядром: ядро розташоване окремо в цитоплазмі, а піреноїд — завжди всередині хроматофора.

Ризоїди

Багато водоростей прикріплюються до дна чи каміння за допомогою ризоїдів — безбарвних клітин або виростів слані. Наприклад, базальна клітина в улотрикса й ризоїди ламінарії. Важливо: ризоїди — це не справжні корені! Вони не мають провідних тканин і не поглинають воду — вони лише утримують водорість на місці. Воду, мінеральні речовини й гази водорість поглинає всією поверхнею тіла.

Розмноження водоростей

• Вегетативне — частинами слані, наприклад розпад нитки спірогіри.

• Нестатеве — рухливими зооспорами з джгутиками (хламідомонада, улотрикс) або нерухомими спорами (хлорела).

• Статеве — злиттям гамет; у спірогіри — кон'югація, про яку докладніше йтиметься далі.

Зигота, що утворюється після статевого процесу, вкривається товстою оболонкою й переживає несприятливі умови (зиму, висихання водойми).

Систематичне положення

Водорості — не одна систематична група. Бурі й діатомові належать до іншої гілки еукаріотів, ніж зелені й червоні. Проте програма НМТ розглядає їх однією темою, тому й ми вивчаємо їх разом. Окрема важлива примітка: ціанобактерії, які часто називають «синьо-зеленими водоростями» (носток, спіруліна), — це прокаріоти. Вони не мають ядра й хроматофорів, тому не є водоростями. Їх вивчають у курсі «Систематика, віруси, бактерії, одноклітинні і гриби».

Зелені водорості — найрізноманітніша група. Вони живуть у прісних і солоних водоймах, на вологому ґрунті, корі дерев і навіть у снігу. Їхній зелений колір зумовлений переважанням хлорофілу над додатковими пігментами. Розгляньмо п'ять основних представників, які обов'язково треба знати для НМТ.

Хламідомонада

Хламідомонада — одноклітинна рухлива водорість, яка живе в калюжах, ставках і інших прісних водоймах. Її клітина має:

• два джгутики, завдяки яким вона активно плаває;

• чашоподібний хроматофор із піреноїдом;

• червоне світлочутливе вічко (стигма), яке допомагає плисти до світла;

• дві скоротливі вакуолі, що регулюють водний баланс.

Хламідомонада може поглинати розчинені органічні речовини всією поверхнею клітини — це змішаний тип живлення (міксотрофія).

Розмноження хламідомонади залежить від умов. У сприятливих умовах вміст клітини ділиться, утворюючи 4–8 зооспор, які виходять назовні й виростають у нових особин. У несприятливих умовах (наприклад, перед зимою) утворюються гамети, що попарно зливаються. Зигота вкривається товстою оболонкою, перезимовує, а навесні ділиться мейозом, даючи чотири гаплоїдні особини.

Хлорела

Хлорела — одноклітинна нерухома водорість. У неї немає джгутиків, вічка й скоротливих вакуоль. Хроматофор чашоподібний, із піреноїдом. Розмножується хлорела лише нестатево — нерухомими спорами, і робить це дуже швидко. Вона багата на білки й вітаміни, тому її досліджують як корм для тварин і як джерело кисню в замкнених системах, зокрема на космічних кораблях.

Улотрикс

Улотрикс — нитчаста водорість прісних проточних водойм. Нитка складається з однакових коротких клітин і прикріплюється до каміння безбарвною базальною клітиною. Хроматофор улотрикса — незамкнений поясок із піреноїдами. Нестатеве розмноження відбувається зооспорами з чотирма джгутиками, а статеве — злиттям дводжгутикових гамет.

Спірогіра

Спірогіра — нитчаста слизиста водорість стоячих водойм, що вільно плаває. Її легко впізнати: у клітинах спірально закручені стрічкоподібні хроматофори з піреноїдами, а ядро підвішене на тяжах цитоплазми в центрі великої вакуолі. Спірогіра не утворює зооспор і джгутикових клітин. Вегетативно вона розмножується частинами нитки.

Кон'югація спірогіри — це статевий процес. Дві нитки лягають поруч, між їхніми клітинами утворюються цитоплазматичні канали. Вміст однієї клітини перетікає каналом в іншу клітину й зливається з нею. Зигота вкривається товстою оболонкою, зимує, а навесні ділиться мейозом, даючи нову нитку.

Ульва (морський салат)

Ульва — морська зелена водорість із пластинчастою сланню, що складається з двох шарів клітин. Вона прикріплюється до дна й досягає значних розмірів. Ульву вживають у їжу — у багатьох країнах її називають морським салатом.

Окрім зелених водоростей, програма НМТ вимагає знати три інші групи: діатомові, бурі та червоні. Кожна з них має унікальні особливості будови, пігментів і значення.

Діатомові водорості (пінулярія, навікула)

Діатомові — одноклітинні водорості, які живуть у морях і прісних водах. Їхня головна особливість — кремнеземний панцир із двох стулок, що входять одна в одну, як коробка з кришкою. Навікула має човникоподібну форму й повзе по дну. Пінулярія — видовжена, схожа на паличку. Золотисто-бурий колір діатомовим дають бурі пігменти, які маскують хлорофіл.

Розмножуються діатомові поділом навпіл. Вони становлять основу фітопланктону — дрібних фотосинтезувальних організмів, що ширяють у товщі води. Панцирі відмерлих діатомових осідають на дно й утворюють гірську породу діатоміт, який використовують як фільтрувальний і теплоізоляційний матеріал.

Бурі водорості (ламінарія, фукус, саргасум)

Бурі водорості — багатоклітинні, переважно морські, найбільші серед усіх водоростей. Ламінарія сягає кількох метрів завдовжки. Її слань поділена на ризоїди, «стебельце» й пластину, але це не справжні органи — справжніх тканин і органів у бурих водоростей немає. Бурий пігмент маскує хлорофіл, тому вони мають характерний оливково-бурий колір.

Фукус росте в зоні припливів і відпливів. Його розгалужена слань має повітряні пухирі, які тримають її біля поверхні, і вкрита слизом, що береже від висихання під час відпливу. Саргасум вільно плаває завдяки повітряним пухирцям — у Саргасовому морі в Атлантичному океані він утворює величезні плавучі маси.

Ламінарію, відому як «морська капуста», вживають у їжу. Вона є джерелом йоду й альгінатів — харчових загусників, які використовують у виробництві морозива, соусів і ковбас.

Червоні водорості (порфіра, філофора, кораліна)

Червоні водорості — багатоклітинні, переважно морські. Їхні червоні пігменти (фікоеритрин та інші) вловлюють синьо-зелене світло, яке проникає найглибше у воду. Тому червоні водорості можуть жити на більшій глибині, ніж зелені й бурі. У їхньому життєвому циклі немає джгутикових клітин.

Порфіру їдять — її сушені пластинки відомі як норі, з яких роблять роли. З червоних водоростей добувають агар — драглисту речовину, необхідну для живильних середовищ у мікробіології, а також для виробництва мармеладу й пастили. У Чорному морі сировиною для агару слугувала філофора з Філофорного поля Зернова. Кораліна відкладає в клітинних стінках вапняк і бере участь в утворенні коралових рифів.

Водорості поширені всюди, де є вода й світло: у морях і океанах, прісних водоймах, на вологому ґрунті, корі дерев і навіть у снігу (снігова хламідомонада забарвлює сніг у рожевий колір). Крім того, водорості входять до складу лишайників — про це йтиметься в окремому уроці.

Поширення за глибиною

У морі різні групи водоростей займають різні глибини. Це пов'язано з тим, що вода поглинає світло нерівномірно: червоне й оранжеве світло поглинають уже верхні шари води, а синьо-зелене проникає найглибше.

Саме тому червоні водорості можуть жити глибше за інші: їхні червоні пігменти вловлюють синьо-зелене світло, яке проникає найглибше.

Значення в природі

• Продуценти водойм — основа ланцюгів живлення. Фітопланктон (діатомові, хлорела та ін.) їдять дрібні рачки, яких — риби.

• Джерело кисню. Фітопланктон разом із ціанобактеріями дає значну частку кисню атмосфери Землі.

• Укриття для риб та інших водних тварин (зарості ламінарії, фукусу).

• Масове розмноження водоростей у водоймах, забруднених добривами, спричиняє «цвітіння» води, яке призводить до заморів риби через нестачу кисню.

Значення для людини

• Їжа: ламінарія (морська капуста), порфіра (норі), ульва (морський салат).

• Корм для тварин і добрива.

• Йод і альгінати — з бурих водоростей (ламінарія). Альгінати використовують як загусники в харчовій промисловості.

• Агар — із червоних водоростей (філофора, анфельція, гелідіум). Агар потрібен для живильних середовищ у мікробіології, а також для виробництва мармеладу, пастили, зефіру.

• Діатоміт — гірська порода з панцирів діатомових — використовують як фільтр і теплоізолятор.

Пристосування до водного середовища

Будова водоростей — це набір пристосувань до життя у воді:

• Вода підтримує слань, тому механічні тканини не потрібні.

• Уся поверхня поглинає воду, солі й гази, тому корені й провідні тканини не потрібні.

• Ризоїди утримують водорість на місці, не даючи хвилям відірвати її.

• Повітряні пухирі (фукус, саргасум) тримають слань ближче до поверхні, де більше світла.

• Слиз на поверхні слані фукуса береже її від висихання під час відпливу.

• Гнучка слань витримує силу хвиль, не ламаючись.

Розгляньмо типові завдання НМТ на тему водоростей. Кожне розв'яжемо крок за кроком.

Приклад 1. Вибір однієї відповіді з чотирьох

Завдання: Одноклітинна водорість має два джгутики, чашоподібний хроматофор із піреноїдом і червоне світлочутливе вічко. Визначте цю водорість.

• А хлорела

• Б хламідомонада

• В навікула

• Г спірогіра

Розв'язання: Опис містить три ключові ознаки: одноклітинна, два джгутики, червоне вічко. З переліку зелених водоростей лише хламідомонада має джгутики й вічко. Хлорела нерухома, джгутиків і вічка не має. Навікула — діатомова, має кремнеземний панцир, а не чашоподібний хроматофор. Спірогіра — нитчаста, а не одноклітинна.

Відповідь: хламідомонада.

Чому інші варіанти неправильні: Хлорела — одноклітинна, але без джгутиків і вічка. Навікула має кремнеземний панцир, а не чашоподібний хроматофор. Спірогіра — багатоклітинна нитчаста водорість, у якої немає джгутиків.

Приклад 2. Логічні пари (1–4 → А–Д)

Завдання: Установіть відповідність між водорістю та її характерною ознакою.

1 спірогіра, 2 фукус, 3 навікула, 4 кораліна.

А спіральні стрічкоподібні хроматофори й кон'югація, Б розгалужена слань із повітряними пухирями, В кремнеземний панцир із двох стулок, Г вапняк у клітинних стінках, Д два джгутики й червоне вічко.

Розв'язання: Спірогіра (1) має спіральні хроматофори й кон'югацію — пара 1–А. Фукус (2) має розгалужену слань із повітряними пухирями — пара 2–Б. Навікула (3) має кремнеземний панцир — пара 3–В. Кораліна (4) відкладає вапняк у стінках — пара 4–Г. Ознака Д (два джгутики й червоне вічко) описує хламідомонаду, якої немає в лівому списку — вона зайва.

Відповідь: 1–А, 2–Б, 3–В, 4–Г.

Приклад 3. Три з трьох груп

Завдання: Визначте для ламінарії групу водоростей, будову слані та значення, обравши по одному варіанту з кожної групи.

Група 1 (група водоростей): 1 — зелені, 2 — бурі, 3 — червоні.

Група 2 (будова слані): 1 — ризоїди, «стебельце» й пластина, 2 — одна клітина в кремнеземному панцирі, 3 — нитка з однакових клітин.

Група 3 (значення): 1 — утворює діатоміт, 2 — будує вапнякові рифи, 3 — їжа й джерело йоду.

Розв'язання: Ламінарія — бура водорість, тому в групі 1 обираємо 2. Будова слані ламінарії: ризоїди, «стебельце» й пластина — у групі 2 обираємо 1. Значення ламінарії: їжа й джерело йоду — у групі 3 обираємо 3.

Відповідь: 213.

Приклад 4. Два твердження

Завдання: Оцініть правильність двох тверджень.

I. Водорості мають справжні тканини й органи: корінь, стебло і листок.

II. Червоні водорості можуть жити глибше за зелені, бо їхні пігменти вловлюють синьо-зелене світло.

Розв'язання: Твердження I хибне — тіло водоростей — слань без справжніх тканин і органів. Твердження II правильне — червоні пігменти справді вловлюють синьо-зелене світло, яке проникає найглибше.

Відповідь: правильне лише II.

Приклад 5. Статевий процес у спірогіри

Завдання: Як відбувається статевий процес у спірогіри?

• А утворення зооспор

• Б розпад нитки на частини

• В кон'югація

• Г злиття дводжгутикових гамет

Розв'язання: Статевий процес спірогіри — кон'югація. Дві нитки лягають поруч, між їхніми клітинами утворюються цитоплазматичні канали. Вміст однієї клітини перетікає каналом у клітину сусідньої нитки й зливається з її вмістом, утворюючи зиготу.

Відповідь: кон'югація — вміст клітини перетікає каналом у клітину сусідньої нитки.

Чому інші варіанти неправильні: Утворення зооспор — це нестатеве розмноження, якого в спірогіри взагалі немає. Розпад нитки на частини — вегетативне розмноження. Злиття дводжгутикових гамет у воді характерне для улотрикса, а не для спірогіри.

Ось типові помилки в цій темі й правильний погляд на кожну ситуацію.

• Помилка: вважають, що водорості мають справжні тканини й органи, а в ламінарії є листок і стебло. Насправді: тіло водоростей — слань (талом), яка не має справжніх тканин. Ризоїди — це не корені, а лише органи прикріплення.

• Помилка: відносять ціанобактерії («синьо-зелені водорості», носток, спіруліна) до водоростей. Насправді: ціанобактерії — прокаріоти, у них немає ядра й хроматофорів. Вони не є водоростями.

• Помилка: плутають піреноїд із ядром або світлочутливим вічком. Насправді: піреноїд лежить усередині хроматофора й пов'язаний з утворенням крохмалю. Ядро розташоване в цитоплазмі, а вічко — на передньому кінці клітини хламідомонади.

• Помилка: вважають кон'югацію спірогіри нестатевим розмноженням або приписують спірогірі зооспори. Насправді: кон'югація — статевий процес. Спірогіра не утворює зооспор і взагалі не має джгутикових клітин.

• Помилка: думають, що агар добувають із бурих водоростей, а йод — із червоних. Насправді: навпаки — йод і альгінати добувають із бурих водоростей (ламінарія), а агар — із червоних (філофора, анфельція, гелідіум).

Тема «Водорості» належить до теми 3.4 програми НМТ з біології: одно- й багатоклітинні водорості, названі види зелених, діатомових, бурих і червоних. Вимоги: знати поширення, значення, зооспори, талом (слань), піреноїд, візуально розпізнавати й характеризувати вказані види, пояснювати будову як адаптацію до середовища.

Формати завдань

• Завдання 1–24 — вибір однієї відповіді з чотирьох (А–Г), 0 або 1 бал. У демоваріанті 2026 тема 3.4 основною не є, але рисунок, схема чи фото є в 15 завданнях із 30, тож водорість треба впізнавати й за зображенням.

• Завдання 25–28 — логічні пари 1–4 → А–Д, одна буква зайва, по 1 балу за кожну правильну пару, до 4 балів. Форма підходить для пар «водорість → група» чи «водорість → ознака».

• Завдання 29–30 — вибір трьох відповідей із трьох груп, у кожній одна правильна (у демоваріанті 2026 по три варіанти, відповідь записують тризначним числом), по 1 балу за групу, до 3 балів. Для водорості групи можуть бути «група — будова — значення».

Стратегія виконання

Спершу визнач, одноклітинна водорість чи багатоклітинна. Потім упізнай вид за формою хроматофора, наявністю джгутиків, типом панцира чи повітряними пухирями. Якщо завдання містить рисунок, зверни увагу на форму клітини, наявність джгутиків, форму хроматофора.

• Тіло водоростей — слань (талом) без справжніх тканин і органів. Ризоїди лише прикріплюють, а не поглинають воду.

• Хроматофор — пластида водоростей, що містить хлорофіл і додаткові пігменти. Піреноїд — ділянка хроматофора, центр утворення крохмалю.

• Нестатеве розмноження — зооспорами (хламідомонада, улотрикс) або нерухомими спорами (хлорела). Статевий процес спірогіри — кон'югація.

• Зелені водорості: хламідомонада, хлорела, улотрикс, спірогіра, ульва.

• Діатомові водорості: пінулярія, навікула (кремнеземний панцир).

• Бурі водорості: ламінарія, фукус, саргасум (найбільші, дають йод і альгінати).

• Червоні водорості: порфіра, філофора, кораліна (живуть найглибше, дають агар).

• Завдяки червоним пігментам червоні водорості живуть найглибше. Бурі дають йод і альгінати, червоні — агар.

• Водорості — продуценти водойм і джерело кисню. Їхня будова — пристосування до життя у воді.