Строение и размножение водорослей

Водоросли исключительно разнообразны по своему строению. Таллом их может быть представлен одной клеткой или многими, составляющими колонии и многоклеточные организмы. Среди последних имеются как крупные, часто напоминающие по внешним очертаниям высшие растения, так и микроскопические организмы.

Большое внешнее разнообразие водорослей можно свести к ряду типов (структур), полностью или частично повторяющихся в разных отделах этих растений. Основные из них следующие:

1. Активно подвижные, передвигающиеся в воде с помощью жгутиков водоросли, одноклеточные и колониальные.

2. Неподвижные в вегетативной жизни водоросли, одноклеточные и колониальные разнообразной формы. Число клеток у колониальных представителей первого и второго типа строения постоянно на протяжении всей жизни; такие колоний называются ценобиями.

3. Нитчатые водоросли. Простые или разветвленные талломы этих растений состоят из неподвижных клеток, соединенных в нити. Для нитчатой организации характерно непрерывное нарастание таллома в длину благодаря делению клеток в поперечном направлении. Нитчатые талломы некоторых водорослей объединены выделяемой клетками слизью в шаровидные, пластинчатые, волосовидные и т. п. скопления, которые обычно тоже называются колониями.

4. Пластинчатые водоросли. Талломы в виде пластин или шнуров, формируются в результате деления клеток не только в поперечном, но и в продольном направлении.

5. Сифоновые водоросли. Талломы разнообразной формы, лишенные перегородок, представляют собой гигантские многоядерные клетки. Перегородки появляются только при повреждении слоевища или для отделения органов размножения.

Водоросли первых двух типов строения - в подавляющем большинстве микроскопические растения. В период своего массового развития они могут сильно уменьшать прозрачность воды в водоеме и изменять ее цвет, вызывая чаще всего побурение или позеленение ("цветение") водоема. Одноклеточные хламидомонада (подвижная) и хлорелла (неподвижная) из отдела зеленых водорослей - самые обычные примеры этих двух групп.

Среди нитчатых водорослей (нитчаток) есть и микро- и макроскопические формы (макрофиты). В водоемах нитчатки часто образуют скопления так называемой тины, плавающей обычно ближе к поверхности воды. Слизистую тину ярко-зеленого цвета в пресных водоемах образуют чаще всего неветвящиеся нити спирогиры. Из ветвящихся зеленых нитчатых водорослей в пресной и морской воде распространена кладофора. Очень близки к ней по внешним очертаниям таллома бурая водоросль эктокарпус и красная каллитамнион, живущие исключительно в морях.

Пластинчатые и сифоновые водоросли достигают, как правило, значительных размеров и имеют сложное внешнее расчленение слоевища. Ульва (отдел Chlorophycophyta), порфира (отдел Rhodophycophyta), ламинария (отдел Phaeophycophyta) - типично пластинчатые формы. Сифоновый организацией обладают бриопсис, кодиум (отдел Chlorophycophyta), вошерия, ботридиум (отдел Xanthophycophyta) и др.

Неодинаковы водоросли и по своей окраске, что находит отражение в названиях большинства отделов этих организмов: зеленые, желто-зеленые, бурые, красные и т. д. У значительной их части наряду с зеленым пигментом - хлорофиллом имеются дополнительные пигменты. Набор пигментов - важный и достаточно стабильный признак отделов водорослей. Так, у зеленых водорослей в набор пигментов входят хлорофилл, каротин и ксантофилл,, в клетках сине-зеленых водорослей присутствуют кроме перечисленных пигментов фикоциан и фикоэритрин и т. д. Количественное же соотношение пигментов у разных представителей одной и той же группы водорослей сильно варьирует обеспечивая тем самым разнообразие их цветов и оттенков.

Клетки большинства водорослей снаружи покрыты оболочкой, в состав которой входят целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества. Кроме этих соединений в слоях оболочек многих водорослей присутствуют карбонат кальция, железо, альгиновая кислота, фукоидин, хитиноподобные вещества и т. д. Под оболочкой обычно располагается тонким слоем цитоплазма с ядром и окрашенным телом - хроматофором, а в центре клетки у большинства водорослей - вакуоль с клеточным соком. Форма хроматофоров в отличие от хлоропластов высших растений чрезвычайно разнообразна. Клетки всех водорослей, кроме сине-зеленых, имеют одно или много ядер.

Очень разнообразны также способы размножения водорослей и циклы их развития. Основные способы размножения у водорослей- вегетативное, бесполое и половое. Вегетативное размножение - это размножение отдельными частями слоевища или делением клетки на две новые. Если при таком делении клетки остаются связанными с помощью слизи, то образуются колонии. При бесполом размножении в слоевище формируются особые споры, которые прорастают в новые особи. Такие споры могут быть подвижными (зооспоры) или неподвижными (апланоспоры). При половом воспроизведении образуются половые клетки (гаметы), после попарного слияния которых формируется зигота, дающая начало новым особям.

Основные типы полового процесса у водорослей: изогамия (слияние неразличимых по строению и подвижности гамет), гетерогамия (слияние подвижных гамет, отличающихся по размерам), оогамия (слияние крупной неподвижной яйцеклетки с мелким подвижным сперматозоидом) и конъюгация (слияние протопластов двух вегетативных клеток).

У одних водорослей одна и та же особь дает гаметы или споры в зависимости от возраста и условий окружающей среды. У других функции бесполого и полового размножения выполняют разные особи. В таком случае растения, на которых развиваются органы бесполого размножения, называются спорофитами, а те, на которых развиваются половые органы,- гаметофитами. Эти два поколения в цикле развития организма могут сильно отличаться по структуре или, наоборот, быть очень похожими друг на друга морфологически.