К отделу бурых водорослей относятся многочисленные, преимущественно макроскопические водоросли, общим внешним признаком которых служит желтовато-бурая окраска их слоевищ, вызванная наличием у них большого количества желтых и бурых пигментов. Хлоропласты клеток бурых водорослей содержат хлорофилл а, хлорофилл с, β- и ε-каротин и несколько ксантофиллов - фукоксантин, виолаксантин, антераксантин, зеаксантин. Пиреноиды у бурых водорослей мелкие, часто заметные только с помощью электронного микроскопа. Они имеют грушевидную форму и выступают с поверхности хлоропласта в цитоплазму. Подобного типа пиреноиды существуют еще у криптофитовых и эвгленовых водорослей. Деление ядра у бурых водорослей происходит посредством обычных митоза и мейоза. Запасные питательные вещества - в основном ламинарин и маннит (сахароспирт) и в небольших количествах жир. Кроме обычных органелл, в клетках бурых водорослей присутствуют физоды, имеющие вид бесцветных пузырьков в молодых клетках и желтых или бурых пузырей в старых. Они содержат танины (дубильные вещества) в виде флороглюцина и других полифенолов. Подвижные клетки бурых водорослей (зооспоры и гаметы) грушевидной формы с двумя жгутиками, прикрепленными сбоку; один жгутик направлен вперед, перистый; задний жгутик гладкий. У представителей порядка диктиотовых задний жгутик не развит.
Бурые водоросли исключительно многоклеточные растения. Оболочка клеток у них состоит из внутреннего целлюлозного слоя и наружного пектинового слоя, состоящего в основном из альгиновой кислоты и ее солей и соединений с белковыми веществами. Целлюлоза бурых водорослей по своим свойствам отличается от целлюлозы высших растений, поэтому ее иногда называют альгулезой.
Альгиновая кислота известна только у бурых водорослей. Она представляет линейный гетерополисахарид, состоящий из связанных остатков D-маннуроновой и L-гулуроновой кислот.
В отличие от других многоклеточных водорослей у бурых водорослей, наряду с обычными одногнездными спорангиями (рис. 121, 2), имеются многогнездные спорангии и гаметангии, неправильно называемые многоклеточными (рис. 128, 1 а). Перед образованием зооспор или гамет содержимое многогнездных вместилищ делится тонкими перегородками на камеры, в которых оказываются заключенными по одному ядру с участком цитоплазмы. В каждой камере развивается по одной, реже по две зооспоры или гаметы. На поверхности слоевища многих бурых водорослей развиваются особые многоклеточные волоски, имеющие вид нити из одного ряда клеток с зоной роста при основании; клетки зоны роста делятся чаще других и поэтому имеют мелкие размеры (рис. 121, 2-6).
Рис. 121. Строение спорангиев: 1 - стреблонема (Streblonema): а - многогнездные спорангии на разных стадиях развития, б - волоски с базальной зоной роста; 2 - мирионема (Myrionema): в - одногнездные спорангии