Отдел зелёные водоросли

Это самый обширный отдел среди водорослей, насчитывающий более 13 000 видов. Они распространены повсеместно: в морских и пресных водоёмах, лужах, почве и даже в вазе с цветами или бочке с дождевой водой.

Условно можно разделить отдел на несколько групп в зависимости от их уровня организации:

У зеленых водорослей наблюдается ряд общих черт в половом и бесполом размножении. Например, у большинства из них в жизненном цикле преобладает гаплоидная половая фаза – гаметофит, а диплоидная фаза (спорофит) представлена лишь одной клеткой – зиготой.

Гаметофит выполняет все функции организма: размножается как половым, так и бесполым способами, растет, фотосинтезирует, накапливает вещества.

Вегетативное размножение часто связано с механическим разрывом тела водоросли (таллома) на несколько частей, при этом оторвавшиеся части выживают и свободно перемещаются течением.

Споруляция или спорообразование является бесполым процессом, так как при нем не происходит слияния клеток и перекомбинаций генов. Такое размножение осуществляется в благоприятный период (в теплых водоёмах с достаточным содержанием веществ).

Половое размножение происходит при неблагоприятных условиях (когда в воде недостаточно веществ, содержащих азот или при похолодании). Основной задачей этого типа размножения является образование зиготы, которая способна пережить неблагоприятный период, покрываясь плотной оболочкой и засыпая на длительный срок. Кроме того, при половом размножении происходит слияние гамет от разных водорослей одного вида, что в итоге приведет к новым комбинациям при мейозе зиготы.

Общую схему полового размножения можно представить следующим образом:

Так как гаметофит и гаметы, которые из гаметофита образуются имеют одинаковый, гаплоидный, набор хромосом, то для образования последних не нужно прибегать к редукционному делению (мейозу), поэтому происходит митоз, в ходе которого образуется множество генетических копий исходной клетки.

Гаметы от двух водорослей одного вида сливаются (происходит оплодотворение), образуя при этом спорофит (стадию, способную образовывать споры). Спорофитом у водорослей является зигота, из нее не развивается зародыш, она зимует, покрывшись плотной оболочкой, и весной редукционным делением (мейозом) из неё образуются четыре споры с гаплоидным набором, каждая из них вырастает в новый гаметофит.

Даже в одном отделе растений может наблюдаться большое разнообразие форм спор. Например, зооспоры имеют тонкую оболочку и способны передвигаться, они служат для распространения водорослей. Апланоспоры покрыты плотной оболочкой и способны переживать зиму. Гипноспоры обладают очень плотной оболочкой и способны пережить экстремальные условия.

Часто оболочка спор содержит гематохром – красный пигмент, из-за которого можно наблюдать такое явление, как «арбузный снег» - скопление спор хлореллы, окрашивающий снег.

Некоторые представители одноклеточных зелёных водорослей

Хламидомонада

Это микроскопическая водоросль, жизнедеятельность которой можно наблюдать и невооруженным глазом – её активное размножение и накопление в водоёме – одна из причин «цветения» воды. Характерным признаком является подвижность и наличие чашевидного хроматофора.

Особенно важным для сдающих ЕГЭ по биологии будет изучение цикла развития хламидомонады.

Размножение хламидомонады (половой путь)

1. С похолоданием или обеднением воды (малая концентрация солей, содержащих азот и фосфор) Хламидомонада, делится митозом для образования множества гаплоидных гамет внутри старой оболочки.

2. Материнская оболочка разрывается, гаметы выходят в воду.

3. В воде встречаются гаметы от разных особей хламидомонады, происходит их слияние. Две гаплоидные клетки при оплодотворении образуют диплоидную клетку – зиготу (единственную клетку спорофита).

4. Зигота покрывается плотной оболочкой и переживает зиму или недостаток солей.

5. При восстановлении нормальных условий зигота делится мейозом на четыре гаплоидные зооспоры, содержащие разные комбинации признаков родительских особей.

6. Каждая из зооспор вырастает во взрослую хламидомонаду.

В остальное время хламидомонада и другие зелёные водоросли размножаются бесполым путём: митотическим делением взрослая водоросль образует внутри старой оболочки 2-4 зооспоры, разрывающих материнскую оболочку, после чего наращивают свою массу и объём и приступают к новому митотическому делению.

Цикл развития других одноклеточных зелёных водорослей схож с таковым у хламидомонады. Однако у некоторых представителей, например, у хлореллы при бесполом размножении образуются не зооспоры, а апланоспоры.

Некоторые представители многоклеточных водорослей

Улотрикс

Улотрикс – многоклеточная водоросль с нитчатым слоевищем. Имеет хроматофор в виде незамкнутого пояска или кольца. Является морским представителем, часто крепится на камни и коряги.

В цикле развития преобладает гаплоидная фаза (гаметофит), как и у хламидомонады. Поэтому их размножение происходит сходным образом.

Цикл развития улотрикса (половое размножение)

1. Гаметофит улотрикса (n) образует гаметы (n) путём митоза. Так как редукция хромосом не нужна.

2. Гамета от одного улотрикса сливается с гаметой от другого улотрикса, происходит оплодотворение и образование диплоидной стадии – зиготы, которая так же, как у хламидомонады является единственной клеткой спорофита и необходима только для переживания неблагоприятных условий, так как покрыта плотной оболочкой.

3. При восстановлении нормальных условий среды из зиготы образуется четыре споры (n), каждая из которых прорастает в новый гаметофит.

Размножение улотрикса с помощью спор

Практически любая клетка улотрикса может образовывать четырехжгутиковые зооспоры. Набор хромосом в них не отличается от гаметофита, поэтому для образования зооспор клетки водоросли подвергаются митозу. Зооспоры выполняют функцию расселения вида, отплыв от родительской особи, прикрепляются к грунту и образуют новый гаметофит.

Спирогира, мужоция, зигнема

Эти водоросли относятся к конъюгатам (сцеплянкам), так их называют из-за особенностей размножения: эти водоросли не образуют одноклеточных стадий развития и размножаются конъюгацией.

Спирогира – наиболее распространенный представитель этой группы, названа так из-за спиралевидного хроматофора.

Размножение спирогиры

1. При сближении двух гаметофитов между ними образуется связь.

2. Содержимое клетки одного гаметофита перетекает в клетку соседнего гаметофита, происходит оплодотворение.

3. Образовавшаяся диплоидная зигота покрывается оболочкой и переживает неблагоприятный период (например, зиму).
   

4. Весной происходит мейоз зиготы, но из неё выходят не одиночные зооспоры, а сразу молодой гаметофит.