Размножение водорослей

Наиболее простым типом размножения водорослей является вегетативное – осуществляемое за счет простого отделения части таллома. Например, талломы нитчатых водорослей разрываются на отдельные фрагменты. Более специализированная форма вегетативного размножения – образование толстостенных, наполненных запасными питательными веществами клеток, предназначенных для переживания неблагоприятных условий. Такие клетки называются акинетами и часто развиваются у нитчатых зеленых, а также у синезеленых водорослей.

Бесполое размножение водорослей осуществляется посредством спор. Лишенные клеточной стенки подвижные клетки со жгутиками называют зооспорами, а неподвижные, лишенные жгутиков, – апланоспорами. В тех случаях, когда апланоспоры, еще будучи заключенными в оболочку материнской клетки, принимают все отличительные черты последней, их называют автоспорами.

Бывает, что из одной клетки таллома формируется только одна спора, но чаще содержимое клетки делится на две, четыре, восемь частей, из которых и образуется соответствующее количество спор. У многих водорослей споры могут формироваться из любых обычных клеток таллома, но у зеленой водоросли трентеполии и у всех бурых водорослей есть специальные спорангии, образующиеся только во время бесполого размножения и отличающиеся по форме и размерам от обычных вегетативных клеток.

В некоторых группах водорослей (у конъюгат, харовых, ряда зеленых, у всех диатомовых, а из бурых – у фукусовых) бесполое размножение отсутствует.

При бесполом размножении, так же как и при вегетативном, не происходит рекомбинации и слияния наследственного материала и дочерние особи несут тот же набор генов, что и родительские. Сущность же полового размножения, при котором происходит слияние двух гаплоидных клеток – гамет и возникновение диплоидной зиготы, состоит именно в рекомбинации генов. В дальнейшем на той или иной стадии диплоидное ядро испытывает редукционное деление (мейоз), в результате которого вновь возникают гаплоидные клетки.

В зависимости от типов образующихся гамет у водорослей различают несколько типов полового процесса. Изогамия – наиболее примитивная форма, при которой обе сливающиеся гаметы подвижны и одинаковы по размеру и форме. При гетерогамии обе гаметы также подвижны, но одна из них (женская) отличается более крупными размерами. Оогамия заключается в слиянии крупной неподвижной, лишенной жгутиков, яйцеклетки с мелкой мужской – снабженным жгутиком сперматозоидом или безжгутиковым спермацием. Оогамия распространена у водорослей со сложным многоклеточным талломом, при этом мужские и женские половые клетки развиваются в специальных органах – антеридиях и оогониях, обычно резко отличающихся от вегетативных клеток.

Конъюгация – половой процесс, при котором сливается содержимое двух обычных вегетативных клеток (все клетки таллома в этом случае гаплоидны), физиологически выполняющих функцию гамет.

Растения, образующие гаметы, могут быть обоеполыми – гомоталличными и раздельнополыми – гетероталличными. В первом случае к слиянию способны гаметы, происходящие из одного растения, а во втором – только от разных. Гетероталлизм может наблюдаться при любой форме полового процесса. У изогамных водорослей в этом случае одинаковые по внешнему виду гаметы оказываются физиологически различными и условно обозначаются «+» и «–».

Соотношение диплоидной и гаплоидной фаз в жизненном цикле водорослей различно. Редукционное деление может происходить непосредственно после слияния гамет (зиготическая редукция), в результате чего все клетки развивающегося растения оказываются гаплоидными. Например, у многих зеленых водорослей зигота – единственная диплоидная стадия в цикле развития, а вся вегетативная фаза проходит в гаплоидном состоянии.

У других водорослей, напротив, развивающаяся из зиготы вегетативная фаза диплоидна, а редукционное деление происходит только непосредственно перед образованием гамет (гаметическая редукция). Таковы, например, все диатомовые водоросли и некоторые бурые (представители порядка фукусовых).

Наконец, у ряда водорослей редукционное деление ядра, проходящее после некоторого времени существования диплоидного таллома, приводит к образованию не гамет, а спор (спорическая редукция). Отличие состоит в том, что споры не сливаются попарно – каждая из них дает начало новому растению, клетки которого оказываются гаплоидными. В дальнейшем на таком растении – уже без редукционного деления – образуются гаметы, слияние которых вновь приводит к образованию диплоидного организма. В этом случае говорят о чередовании поколений: диплоидного – образующего споры – спорофита и гаплоидного – гаметофита. Спорофит и гаметофит могут быть практически одинаковы по внешнему виду (изоморфная смена поколений, характерна для ряда видов зеленых – ульва, кладофора, некоторых порядков бурых и большинства красных водорослей) или резко различаться (гетероморфная смена поколений, широко распространенная среди бурых водорослей, но встречающаяся и у зеленых и красных).