Размножение водорослей

Для водорослей характерно несколько типов размножения: вегетативное, бесполое и половое. Рассмотрим более подробно эти типы.

При вегетативном размножении происходит образование новой особи из многоклеточной части тела родительской организма. Нитчатые водоросли распадаются на две новые нити, или таллом распадается на несколько частей. Они могут быть одноклеточные и многоклеточные. Слоевище многоклеточных водорослей может разделяться на части в результате механического воздействия потоков воды, водных живых организмов или деятельности человека.

Для вегетативного размножения многие виды водорослей образуют специальные структуры. На талломах бурых водорослей вырастают своеобразные «почки», которые отламываются и дают начало новым слоевищам. Харовые водоросли образуют одноклеточные или многоклеточные клубеньки на ризоидах, которые после периода зимнего покоя прорастают в новые растения. При наступлении неблагоприятных условий определённые клетки некоторых нитчатых водорослей утолщают оболочку и накапливают большой запас питательных веществ. Эти клетки способны долго находиться в состоянии покоя и пережидать неблагоприятные условия.

Вы уже знаете, что водоросли – споровые растения. Это значит, что бесполое размножение осуществляется спорами. Они могут развиваться в обычных вегетативных клетках или в специальных органах бесполого размножения – спорангиях. Особь, на которой формируются спорангии, называют спорофитом.

Развитие спор сопровождается делением ядра, которое может происходить несколько раз в зависимости от количества образующихся спор. Они в дальнейшем окружаются оболочкой и выходят через образующееся отверстие в оболочке материнской клетки.

Выделяют несколько типов спор. Апланоспоры имеют плотную оболочку и лишены жгутиков, они неподвижны. Гипноспоры имеют очень толстую оболочку. Они способны длительно покоиться. Большинство водорослей образуют зооспоры. Они имеют жгутики и способны к передвижению. В других случаях при определении спор указывается их численность в материнской клетке или спорангии – например, моноспоры, биспоры и тетраспоры.

При половом размножении происходит попарное слияние половых гаплоидных клеток (гамет) с образованием диплоидной зиготы, из которой развивается новая водоросль или образуются зооспоры. Вспомним, что гаметы образуются в органах полового размножения – гаметангиях. Мужские гаметангии называются антеридиями, женские гаметангии называются архегониями. Женские гаметангии водорослей имеют собственное название – «оогонии». В антеридиях образуются подвижные мужские гаметы – сперматозоиды, в оогониях – неподвижные женские яйцеклетки.

Органы полового размножения водорослей одноклеточные. Исключение составляют только харовые водоросли, которые имеют многоклеточные органы полового размножения. Выделяют три типа полового размножения – изогамию, анизогамию и оогамию. Рассмотрим их отличия.

Изогамия – примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две одинаковые гаметы. При изогамии гаметы не разделяются на мужские и женские.

Анизогамия, или гетерогамия, – форма полового процесса, при котором сливаются две разные гаметы (по форме). При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские.

Оогамия – форма полового процесса, при котором сливаются резко отличающиеся друг от друга половые клетки – крупная неподвижная яйцеклетка с мелкой мужской клеткой (подвижным сперматозоидом или неподвижным спермием). Оогамия –наиболее высоко организованный тип полового размножения.

Водоросли бывают однодомные и двудомные. Если яйцеклетки и сперматозоиды образуются на одном слоевище, то такие формы называют однодомными (или обоеполыми). Если яйцеклетки и сперматозоиды образуются на разных талломах, то такие водоросли называют двудомными (или раздельнополыми).

Половое размножение в некоторых группах водорослей может осуществляться без образования гамет. Например, если сливаются две подвижные одноклеточные водоросли, вегетативные клетки, то это хологамия.

Конъюгация – слияние протопластов двух неподвижных гаплоидных вегетативных клеток, не имеющих жгутиков, с образованием зиготы . Этим конъюгация отличается от хологамии, при которой тоже сливаются вегетативные клетки, но имеющие жгутики.

Наиболее известным примером конъюгации у водорослей является конъюгация у зелёной водоросли спирогиры. При этом клетки двух соседних нитей соединяются между собой боковыми выростами. Образуется копуляционный канал, по которому протопласт одной клетки перетекает в другую и сливается с содержимым последней. Клетка, в которой произошло слияние и образовалась зигота, закругляется, отделяется от нити и, одеваясь толстой оболочкой, превращается в зигоспору. Зигоспора перезимовывает и весной делится мейозом. В результате образуются 4 гаплоидные споры, три из которых отмирают, а одна прорастает в молодую нить. Все стадии, кроме зиготы и зигоспоры, – гаплоидны.

В жизненном цикле водорослей происходит чередование двух поколений – полового и бесполого. Некоторые водоросли способны на одном слоевище образовывать органы бесполого и полового размножения. Такие водоросли называют гаметоспорофитами.

Если же органы полового и бесполого размножения образуются на разных растениях, происходит чередование поколений. Растения, на которых развиваются органы полового размножения, называют гаметофитами, растения, образующие органы бесполого размножения, – спорофитами.

Чередование поколений определяет и смену гаплоидной и диплоидной стадий жизни водорослей. У высших растений гаплоидные и диплоидные стадии сменяют друг друга закономерно и строго. У низших растений редукционное деление ядра, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом в два раза, происходит на разных этапах развития. Поэтому выделяют несколько типов редукции.

Гаметическая редукция – уменьшение числа хромосом происходит во время мейоза при образовании гамет, остальные клетки всегда диплоидные.

Спорическая редукция – уменьшение числа хромосом происходит во время мейоза при образовании спор.

Зиготическая редукция – редукция, характеризующаяся мейозом, происходящим в зиготе после процесса оплодотворения, и приводящая к возникновению гаплоидных особей.

Рассмотрим, как происходит бесполое размножение одноклеточной зелёной водоросли хламидомонады. Летом при благоприятных условиях хламидомонада размножается делением. Перед делением она перестаёт двигаться и теряет жгутики. Из материнской клетки освобождается 2-4, а иногда 8 клеток. Эти клетки, в свою очередь, делятся.

При наступлении неблагоприятных для жизни условий (похолодание, пересыхание водоёма) происходит половое размножение. Внутри хламидомонады возникают гаметы (половые клетки). Они выходят в воду и соединяются попарно. При этом образуется зигота, которая покрывается толстой оболочкой и зимует. Весной зигота делится. В результате деления образуются четыре клетки – молодые хламидомонады.

У многоклеточной зелёной водоросли улотрикса в благоприятное для жизни время каждая клетка, кроме той, с помощью которой нить прикрепляется, может разделиться на 2 или 4 подвижные клетки со жгутиками – зооспоры. Они выходят в воду, плавают, затем прикрепляются к какому-либо предмету и делятся. Так образуются новые нити улотрикса.

При неблагоприятных условиях размножения в некоторых клетках водоросли образуются многочисленные мелкие подвижные гаметы со жгутиками. Гаметы выходят в воду и попарно сливаются. Так происходит оплодотворение. Обычно сливаются гаметы, возникшие в клетках разных нитей. Образуется зигота. Она покрывается толстой оболочкой и может долго находиться в состоянии покоя. При благоприятных условиях зигота делится на 4 клетки-споры. Каждая из них, опустившись на подводный предмет, может дать начало нитчатой водоросли улотриксу.