Вегетативное, бесполое и половое размножение водорослей. Циклы развития водорослей. Изоморфное и гетероморфное чередование поколений

Вегетативное размножение у одноклеточных водорослей происходит делением клеток. У колониальных – распадением колоний или образованием новых колоний внутри клеток материнский особи (у вольвоксовых и многих протококковых). У нитчатых водоро слей – случайным разрывом нитей или распадением - фрагментация (у сине-зеленых, у зигнемовых). У немногих водорослей образуются специальные органы вегетативного размножения – клебеньки (у харовых).

Бесполое размножение широко распространено у водорослей и осуществляется образованием специальных спор, покидающих материнскую клетку. У большинства эти споры подвижны, имеют монадную структуру, неодеты оболочкой – зооспоры, образуются несколько, реже по одной в зооспорангиях. Они не отличаются от вегетативных клеток. Зооспоры, поплавав непродолжительное время, одеваются оболочкой и прорастают в новую водоросль. У других водорослей споры бесполого размножения неподвижны – апланоспоры (автоспоры).

Половое размножение. У немногих НВ (вольвокс) сливаются целиком две особи, наиболее примитивный тип полового процесса – хологамия. У громадного большинства водорослей половой процесс состоит в слиянии (копуляция) двух голых половых клеток (гамет) в одну клетку (зигота). В зиготе (как и при хологамии) происходит слияние протоплазм обеих гамет и их ядер. Зигота покрывается оболочкой, нередко очень толстой и/или немедленно прорастает (у морских водорослей), или, главным образом у пресноводных водорослей, переходит в состояние покоя, после чего прорастает или образует зооспоры, или растение.

Если обе сливающиеся гаметы подвижны и одинаковы по форме и величине, их называют изогаметами, а половой процесс изогамией. Если обе гаметы подвижны одинакого, но одна значительно больше другой, их называют гетерогаметами, а ПП гетерогамия. Более крупная гамета считается женской, меньшая – мужской. Клетки, в которых образуются изо - или гетерогаметы называют гаметангиями. Если копулируют друг с другом гаметы, развивавшиеся на одной особи – гомоталличные, если же, развивавшиеся на разных особях – гетероталличные. Внешне морфологических отличий у гетероталличных особей разных полов не бывает, и если их гаметы не различимы (изогаметы), то такие особи различающиеся лишь физиологически по полу, обозначают как плюс и минус особи.

Высшим типом полового процесса у водорослей является оогамия; мужская подвижная маленькая гамета – сперматозоид, который оплодотворяет более крупную неподвижную яйцеклетку. Клетку, в которой формируются сперматозоиды называют антеридием; а клетку, содержащую яйцеклетку (одну, реже несколько)- оогонием.

Имеется ещё особый тип полового процесса – зигогамия (спирогира), как конъюгация, при которой две клетки соединяются поперечными выростами и сливаются их протопласты, не имеющие жгутиков и не дифференцированные внешне на мужскую и женскую гаметы.

Слияние клеточных ядер при половом процессе влечет за собой увеличение в получающемся ядре зиготы числа хромосом вдвое. Это удвоенное число хромосом называется диплоидным, а вдвое меньшее число хромосом – гаплоидным. У НР и частности у водорослей, редукционное деление в разных систематических группах происходит в различное время их жизненного цикла. У одних имеется правильное чередование бесполого поколения - спорофита и полового – гаметофита и редукционное деление происходит, как у ВР перед образованием на спорофите спор, из которых развивается гаметофит. У очень многих водорослей первое же деление ядра в зиготе редукционное и весь жизненный цикл происходит в гаплоидной фазе; диплоидная лишь зигота, которую трудно считать «поколением», и у таких водорослей говорят о смене ядерных фаз. Одна лишь смена ядерных фаз без чередования поколений имеет место и в случаях, когда жизненный цикл всей водоросли происходит в диплоидной фазе, а в гаплоидной фазе лишь гаметы, перед образованием которых происходит редукционное деление. Если нет митотического деления, это приводит к неодинаковому временному соотношению гаплоидной и диплоидной стадии. В этом случае зигота имеет мейотическое деление (зиготическая редукция хромосом). Получающиеся из зиготы растения гаплоидны. Эта стадия у большинства продолжительная. Гаплоидная стадия будет и при бесполом размножении у зоо - и автоспор. При зиготической редукции хромосом доплоидны только зиготы, а все остальные стадии гаплоидны. Диплоидная стадия начинается с слияния гамет и заканчивается мейозом зиготы. Зигота претерпевает редукционное деление, потому развивающиеся из нее растения гаплоидные. На гаплоидных растениях могут формироваться зоо- и автоспоры, но могут прорастать на растения гаметы гаплоидные. Гаметы, сливаясь, дают диплоидную зиготу.

Ядра отдельных клеток редукционно делятся, формируя гаметы. При отставании редукционного деления зигота прорастает в диплоидное растение, на котором образуются диплоидные зооспоры. Редукция зиготы может давать гаплоид при образовании гамет. Гаплоидные гаметы дают зиготу. Здесь преобладает диплоидная стадия. гаметическая редукция хромосом.

1) О=>R'®О_n®зооспоры (n)®O_n

2n гаметы (n)

гаметы (n)

гаметы (n)

2) О®О®зооспоры (2n)

2n

R®гаметы

2n

зооспоры

Спорическая редукция хромосом: наблюдается при образовании зооспор. Гаплоидные и диплоидные стадии равновелики (морской салат – Ulva). Эти растения называются спорофиты. Из гаплоидных зооспор вырастают растения, внешне похожи на диплоидные.

3)

	Только зооспоры

 

зигота, 2n

2n

только зооспоры

 

R1®зооспоры,n®гаметофит ®гаметы