Решение задач ЕГЭ по жизненному циклу растений
Понятие о жизненном цикле растений
В жизненном цикле растений происходит чередование бесполого и полового размножения и связанное с этим чередований поколений.
Гаплоидный (n) растительный организм, образующий гаметы, называется гаметофитом (n). Он представляет половое поколение. Гаметы формируются в половых органах путём митоза: сперматозоиды (n) - в антеридиях (n), яйцеклетки (n) – в архегониях (n) .
Гаметофиты бывают обоеполые (на нём развиваются антеридии и архегонии) и раздельнополые (антеридии и архегонии развиваются на разных растениях).
После слияния гамет (n) образуется зигота с диплоидным набором хромосом (2n), а из неё развивается путём митоза бесполое поколение – спорофит (2n). В специальных органах - спорангиях (2n) спорофита (2n) после мейоза образуются гаплоидные споры (n), при делении которых митозом развиваются новые гаметофиты (n).
Жизненный цикл зелёных водорослей
В жизненном цикле зелёных водорослей преобладает гаметофит (n), то есть клетки их слоевища гаплоидны (n). При наступлении неблагоприятных условий (похолодание, пересыхание водоёма) происходит половое размножение – образуются гаметы (n), которые попарно сливаются в зиготу (2n). Зигота (2n), покрытая оболочкой зимует, после чего при наступлении благоприятных условий делится мейозом с образованием гаплоидных спор (n), из которых развиваются новые особи (n).
Задача 1. Какой набор хромосом характерен для клеток слоевища улотрикса и для его гамет? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
Ответ:
1. В клетках слоевища гаплоидный набор хромосом (n), они развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2. В гаметах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток слоевища с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
Задача 2. Какой набор хромосом характерен для зиготы и для спор зелёных водорослей? Объясните, из каких исходных клеток и как они образуются.
Ответ:
1. В зиготе диплоидный набор хромосом (2n), она образуется при слиянии гамет с гаплоидным набором хромосом (n).
2. В спорах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.

Жизненный цикл мхов (кукушкин лён)
У мхов в цикле развития преобладает половое поколение (n). Листостебельные растения мхов – раздельнополые гаметофиты (n). На мужских растениях (n) формируются антеридии (n) со сперматозоидами (n), на женских (n) – архегонии (n) с яйцеклетками (n). С помощью воды (во время дождя) сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), происходит оплодотворение, возникает зигота (2n). Зигота находится на женском гаметофите (n), она делится митозом и развивается спорофит (2n) – коробочка на ножке. Таким образом, спорофит (2n) у мхов живёт за счёт женского гаметофита (n).
В коробочке спорофита (2n) путём мейоза образуются споры (n). Мхи – разноспоровые растения, различают микроспоры – мужские и макроспоры – женские. Из спор (n) путём митоза развиваются сначала предростки, а затем взрослые растения (n).
Задача 3. Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
Ответ:
1. В гаметах мха кукушкина льна гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из антеридиев (n) и архегониев (n) мужского и женского гаметофитов с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2. В спорах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток спорофита - коробочки на ножке с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
Задача 4. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев и коробочки на ножке кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
Ответ:
1. В клетках листьев кукушкина льна гаплоидный набор хромосом (n), они, как и всё растение, развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2. В клетках коробочки на ножке диплоидный набор хромосом (2n), она развивается из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём митоза.
Лекция
Жизненный цикл папоротников
У папоротников (также хвощей, плаунов) в жизненном цикле преобладает спорофит (2n). На нижней стороне листьев растения (2n) развиваются спорангии (2n), в которых путём мейоза образуются споры (n). Из споры (n), попавшей во влажную почву, прорастает заросток (n) – обоеполый гаметофит. На его нижней стороне развиваются антеридии (n) и архегонии (n), а в них путём митоза образуются сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). С капельками росы или дождевой воды сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), образуется зигота (2n), а из нее – зародыш нового растения (2n). (Демонстрация слайдов).
Схема 3. Жизненный цикл папоротников
Практикум
Задача 5. Какой хромосомный набор характерен для листьев (вай) и заростка папоротника? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
Ответ:
1. В клетках листьев папоротника диплоидный набор хромосом (2n), так они, как и всё растение, развиваются из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём митоза.
2. В клетках заростка гаплоидный набор хромосом (n), так как заросток образуется из гаплоидной споры (n) путём митоза.
Лекция
Жизненный цикл голосеменных растений (сосна)
Листостебельное растение голосеменных растений – спорофит (2n), на котором развиваются женские и мужские шишки (2n).
На чешуйках женских шишек расположены семязачатки – мегаспорангии (2n), в которых путём мейоза образуются 4 мегаспоры (n), 3 из них погибают, а из оставшейся – развивается женский гаметофит – эндосперм (n) с двумя архегониями (n). В архегониях образуются 2 яйцеклетки (n), одна погибает.
На чешуйках мужских шишек располагаются пыльцевые мешки – микроспорангии (2n), в которых путём мейоза образуются микроспоры (n), из них развиваются мужские гаметофиты – пыльцевые зёрна (n), состоящие из двух гаплоидных клеток (вегетативной и генеративной) и двух воздушных камер.
Пыльцевые зёрна (n) (пыльца) ветром переносятся на женские шишки, где митозом из генеративной клетки (n) образуются 2 спермия (n), а из вегетативной (n) – пыльцевая трубка (n), врастающая внутрь семязачатка и доставляющая спермии (n) к яйцеклетке (n). Один спермий погибает, а второй участвует в оплодотворении, образуется зигота (2n), из которой митозом формируется зародыш растения (2n).
В результате из семязачатка формируется семя, покрытое кожурой и содержащее внутри зародыш (2n) и эндосперм (n).
Схема 4. Жизненный цикл голосеменных растений (сосна)
Практикум
Задача 6. Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
Ответ:
1. В клетках пыльцевого зерна гаплоидный набор хромосом (n), так как оно образуется из гаплоидной микроспоры (n) путём митоза.
2. В спермиях гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из генеративной клетки пыльцевого зерна с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
Задача 7. Какой хромосомный набор характерен для мегаспоры и клеток эндосперма сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
Ответ:
1. В мегаспорах гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из клеток семязачатка (мегаспорангия) с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
2. В клетках эндосперма гаплоидный набор хромосом (n), так как эндосперм формируется из гаплоидных мегаспор (n) путём митоза.
Жизненный цикл покрытосеменных растений
Покрытосеменные растения являются спорофитами (2n). Органом их полового размножения является цветок.
В завязи пестиков цветка находятся семязачатки – мегаспорангии (2n), где происходит мейоз и образуются 4 мегаспоры (n), 3 из них погибают, а из оставшейся – развивается женский гаметофит – зародышевый мешок из 8 клеток (n), одна из них – яйцеклетка (n), а две сливаются в одну – крупную (центральную) клетку с диплоидным набором хромосом (2n).
В микроспорангиях (2n) пыльников тычинок путём мейоза образуются микроспоры (n), из которых развиваются мужские гаметофиты – пыльцевые зёрна (n), состоящие из двух гаплоидных клеток (вегетативной и генеративной).
После опыления из генеративной клетки (n) образуются 2 спермия (n), а из вегетативной (n) – пыльцевая трубка (n), врастающая внутрь семязачатка и доставляющая спермии (n) к яйцеклетке (n) и центральной клетке (2n) . Один спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) и образуется зигота (2n), из которой митозом формируется зародыш растения (2n). Второй спермий (n) сливается центральной клеткой (2n) с образованием триплоидного эндосперма (3n). Такое оплодотворение у покрытосеменных растений называется двойным.
В результате из семязачатка формируется семя, покрытое кожурой и содержащее внутри зародыш (2n) и эндосперм (3n).
Схема 5. Жизненный цикл покрытосеменных растений
Задача 8. Какой хромосомный набор характерен для микроспоры, которая образуется в пыльнике, и клеток эндосперма семени цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и как они образуются.
Ответ:
1. В микроспорах гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из клеток микроспорангиев с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
2. В клетках эндосперма триплоидный набор хромосом (3n), так как эндосперм образуется при слиянии гаплоидного спермия (n) с диплоидной центральной клеткой (2n).
Общие выводы
1. В процессе эволюции растений происходила постепенная редукция гаметофита и развитие спорофита.
2. В гаметах растений гаплоидный набор (n) хромосом, они образуются путём митоза.
3. В спорах растений гаплоидный набор (n) хромосом, они образуются путём мейоза.

Моховидные — очень обширная группа высших растений, занимающая по количеству видов второе место после цветковых растений. Мхи существуют с глубокой древности.

Почти все мхи — многолетние низкорослые — до 5-7 см — травянистые растения, проживающие в местах повышенной влажности, так как для их оплодотворения требуется вода. Устроены мхи очень просто. Они состоят из стебля и листьев, корня у мхов нет. Иногда функцию корней выполняют выросты клеток стебля, называемые ризоидами (кукушкин лен, маршанция), иногда нет и ризоидов (сфагнум).

Изнутри мхи состоят из основной и фотосинтезирующей тканей. Никаких других тканей — механических, проводящих, запасающих, покровных — у мхов нет.

Для жизненного цикла мхов характерно чередование поколений, то есть половая (гаметофит) и бесполая (спорофит) стадии сменяют друг друга. Однако, в отличие от высших растений, стадия гаметофита у них преобладающая. Спорофитная форма самостоятельно существовать у мхов не может, она развивается на гаметофите, питается за счет него, и имеет вид коробочки со спорами на тонкой ножке.

Мхи являются двудомными растениями, женские и мужские половые клетки у них образуются на разных особях.

Таким образом, жизненный цикл мхов можно представить следующим образом: Женские и мужские гаплоидные гаметофиты — многолетние зеленые стебли с листьями и иногда ризоидами, периодически образуют на своих верхушках (кукушкин лен) или боковых веточках (сфагнум) половые органы — антеридии (мужские) и архегонии (женские). В антеридиях образуются сперматозоиды со жгутиками, в архегониях — яйцеклетки. Во время дождя или обильной росы сперматозоиды подплывают к архегониям и оплодотворяют яйцеклетки. (Без воды оплодотворение у мхов невозможно.) Прямо здесь же, в архегонии на женском растении образуется диплоидная зигота. Из нее путем деления клеток образуется спорофит — коробочка со спорами на тонкой ножке. Внутри коробочки находится спорангий — орган, производящий споры (делением клеток путем мейоза). Когда споры созревают, коробочка раскрывается, споры высыпаются наружу и разносятся ветром. Попав в благоприятные условия, споры прорастают. Сначала из споры появляется зеленая нить — протонема. На ней образуются почки, из которых вырастают новые растения, и весь цикл повторяется.

Различают два класса мхов — листостебельные мхи и печеночники.

К листостебельным относятся, в частности, кукушкин лен и сфагнум.

Мох Кукушкин лен

Кукушкин лен живет в сырых хвойных лесах, образуя сплошной зеленый ковер. Его стебли, 15-20 см высотой, покрыты жесткими острыми листочками, и не ветвятся. Под землей стебли заканчиваются ризоидами, через которые растения всасывают воду и минеральные вещества.

На верхушке мужских особей развивается антеридий, окруженный красно-бурыми листьями. На верхушке женских особей — архегонии. После дождя или росы, подвижные двухжгутиковые сперматозоиды выплывают из антеридий и оплодотворяют яйцеклетки на женских растениях. Из зиготы вырастает спорофит — коробочка на длинной ножке, прикрытая крышечкой — остатком архегония, где развиваются споры. После созревания споры высыпаются и из них вырастают новые растения. Под зеленым ковром кукушкиного льна накапливается вода, и происходит быстрое заболачивание местности.

Мох сфагнум

Сфагнум не имеет ризоидов. Он поглощает влагу всей поверхностью тела. От его стебля отходят тонкие веточки, усыпанные мелкими листьями, которые свисают по бокам, и образуют как бы фитиль, по которому поднимается вода. В народе сфагнум называют белым мхом из-за того, что его стебель покрыт крупными мертвыми пустыми клетками, заполненными воздухом или водой. Эти клетки — бочки придают сухому сфагнуму беловатый цвет.

Архегонии и антеридии у сфагнума образуются на боковых веточках. После оплодотворения на архегонии образуется шаровидный спорофит на короткой ножке.

Сфагнум постоянно растет верхушкой, а нижние его части отмирают, но разлагаются очень медленно, так как в слое мха создается кислая среда и постоянно низкая температура. Залежи сфагнума образуют торф.

Печеночники

В тропиках часто встречается еще одна разновидность мха — печеночники. Примером является маршанция . У нее имеется стелющееся листовидное слоевище, разделенное на две части — нижнюю — основную, и верхнюю, фотосинтезирующую. К почве маршанция прикрепляется ризоидами.

Это наиболее распространенный представитель зеленых мхов. Его прямостоячие коричневато-зеленые неветвистые стебли высотой 15-20 см густо покрыты жесткими острыми листьями. Лист многослоен в центральной части и однослоен по краям. Мякоть листа составляют клетки - ассимиляторы, распологающиеся в виде столбиков. В листе проходит жилка, состоящая из ксилемы и флоэмы. Стебель снаружи покрыт кожицей, под которой располагаются клетки коры. Кольцо флоэмы в стебле состоит их живых тонкостенных клеток, не имеющих ситовидных перегородок, а в центре распологается ксилема, состоящая из удлиненных мертвых клеток. От подземной части стебля отходят ризоиды.

Кукушкин лен развивается со сменой полового и бесполого поколений. Гаметофит кукушкина льна - раздельнополое растение. На верхушке мужских особей развиваются антеридии, окруженные красно-бурыми листьями, на верхушках женских особей - архегонии. Оплодотворение осуществляется подвижным двужгутиковыми сперматозоидами, которые во время дождя или при сильной росе, активно двигаясь в воде, проникают у яйцеклеткам и сливаются с ними. Из зиготы здесь же на верхушке женского гаметофита вырастает спорофит, имеющий вид коробочки на длинной ножке. Коробочка снаружи прикрыта колпачком - остатком архегония. Внутри коробочки - спорангий, после мейоза образуются споры. После созревания спор колпачок, а затем и крышечка отпадают и споры высыпаются через отверстия на верхушечке коробочки. Споры разносятся ветром и в благоприятных условиях из них вырастают стебли мха с листьями.

83 ответ. Мох сфагнум, особенности строения

Мох сфагнум - представитель белых мхов, хорошо разветвленное однодомное растение. Стебель его густо усажен мутовчато расположенными мелкими листочками, имеющими беловато-зеленоватый цвет: в них находятся мелкие хлорофиллоносные клетки удлиненно формы, между которыми расположены крупные мертвые бесцветные клетки с порами. Через поры в клетки поступает вода, в результате чего масса мхов увеличивается в 30-40 раз. Стебель сфагнума ветвистый, снаружи покрыт мертвыми клетками, по которым поступает вода (т.е. поглощает всей поверхностью). Беловатый цвет сухого сфагнума связан с тем, что его стебель покрыт мертвыми клетками, заполненными воздухом. Такие же клетки "бочки" находятся в листьях. Эти клетки во время дождя наполняются, поэтому земли, где поселяются эти мхи, переувлажняются и заболачиваются Архегонии и антеридии сфагновых мхов распологаются на боковых веточках и имеют типичные для мохообразных строение. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается спорофит. Он состоит из шарообразной коробочки и короткой ножки. В коробочке формируются споры, из которых вырастают новые растения. Сфагнум растет медленно (за 10 лет вырастает на 1см). Растет верхушкой, нижние части постепенно отмирают.

84 Ответ. Образование торфа, его значение

Отмершие нижние части медленно разлагаются при малом доступе О2. В слое торфа постоянно поддерживается низкая температура, развивается высокая кислотность поэтому процессы гниения идут медленно, что способствует длительному сохранению растительных остатков. Так образуется торф, он накапливается очень медленно: слой в 1м - за 1000 лет и более.

Торф используется как топливо, в качестве ценного химического сырья. При сухой перегонке торфа получают воск, парафин, фенолы, уксусную кислоту и др. вещества. Используется в качестве хорошего удобрения, идет на подстилку скоту, для приготовления компостов, для сохранения плодов и семян. Используют в строительстве - для изготовления изоляционных плит, в химической промышленности - для приготовления пластмасс, в медицине и ветеринарии - как гигроскопический материал. Сфагновые мхи обладают бактерицидным свойствами, т.к. содержат особое противогнилостное вещество сфагнол. Из мхов получают древесный спирт, карболовую кислоту. Они обладают способностью аккумулировать многие вещества (в том числе радиоактивные), быстро впитывать влагу и прочно ее удерживать. Моховая дерновина медленно вовлекается в процесс почвообразования. Мхам отводится особая роль в регулировании водного баланса континентов.

По запасам торфа наша страна занимает 1 место. Площадь торфяных болот превышает 150 млн. га. Хотя торф и служит хорошим топливом и ценным сырьем, однако заболачивание обширных территорий - явление отрицательное, т.к. препятствует росту и возобновлению лесов и делает невозможным с/х освоение угодий.

Выводы:
1. Мхи - наиболее примитивные из высших растений.
2. Мхи - наземные растения, но их развитие (процесс оплодотворения) находится в тесной зависимости от водной среды.
3. Цикл развития начинается с гаплоидной споры, которая прорастает и образует зеленую ветвяшуюся нить, напоминающую нитчатую водоросль - это указывает на происхождение мхов от водорослей.
4. Прогрессивные черты мхов по сравнению с водорослями: появление органов - стеблей и листьев, различных тканей, обеспечивающих возможность обитания на суше.

85 Ответ.
Папоротникообразные, папоротник щитовник, строение и размножение, хвощевые, плауновые

Растения, принадлежащие к отделу папоротникообразных (папоротники, хвощи, плауны), имеют более сложное строение, чем мхи. Кроме хорошо развитых побегов, у них есть настоящие корни. В стеблях имеется специализированная проводящая ткань, состоящая из сосудов.

Предками папоротникообразных являются древнейшие и наиболее примитивные наземные растения - псилофиты, возникшие в силуре и вымершие в девоне. В жизненном цикле преобладает диплоидное бесполое поколение - спорофит, который представляет собой крупное многолетние растение. Его корни, стебли и листья имеют довольно сложное внутренние строение. Есть настоящие проводящие пучки, из ксилемы и флоэмы. У некоторых видов есть камбий, и они способны к вторичному утолщению. На спорофите в спорангиях после мейоза образуются споры. Из споры развивается гаплоидный гаметофит (половое поколение). Его называют заростком. По строению он проще, чем спорофит. Имеет вид небольшой пластинки или клубенька без дифференциации на органы. Размер его не превышает нескольких сантиметров. На одном или на разных гаметофитах образуются антеридии и архегонии. В средней части заростка снизу образуются антеридии, в которых созревают сперматозоиды, ближе к сердцевинной выемке - арехегонии, в которых формируется по одной яйцеклетке. Во время дождя или росы сперматозоиды проникают в архегоний, где один из них оплодотворяет яйцеклетку. Возникшая зигота многократно делится, давая начало взрослому организму (спорофиту). Таким образом, гаметофит у папоротникообразных существует независимо от спорофита, и его клетки содержат гаплоидный набор хромосом. Спорофитом же является все растения, которое вырастает из диплоидной зиготы. Гаметофит нуждается во влаге, т.к. оплодотворение происходит в присутствии воды, спорофит - сухопутное растений.