Каким способом размножаются бурые водоросли
Размножение и цикл развития бурых водорослей
У бурых водорослей встречаются все формы размножения: вегетативное, бесполое и половое. Вегетативное размножение происходит при случайном отделении ветвей от слоевища, и только у видов рода сфацелярия для этого существуют специальные почки (рис. 131, 2-4). Слоевища бурых водорослей, оторванные от грунта, или их части не могут прикрепиться к твердому грунту: у них не образуются органы прикрепления. Такие слоевища сносятся течениями в спокойные места с песчаным или илистым дном, и там они растут в неприкрепленном состоянии. Органы бесполого и полового размножения образуются на них лишь в том случае, если их развитие к моменту отрыва слоевища от грунта уже началось. В результате такие слоевища размножаются только вегетативным путем. Старые нижние части отмирают и разрушаются, а более молодые ветви становятся самостоятельными растениями.
Бесполое размножение бурых водорослей осуществляется зооспорами, только у диктиотовых имеются неподвижные тетраспоры, а у тилоптеридовых существуют моноспоры.
Половой процесс у бурых водорослей представлен изогамией, гетерогамией и оогамией, гетерогамия встречается реже двух других форм полового размножения.
Зооспоры и подвижные гаметы бурых водорослей содержат по одному хлоропласту, который в мужских гаметах при оогамии может быть бесцветным. Глазок у подвижных клеток бурых обнаруживается не всегда.
Образование зооспор и гамет у бурых водорослей происходит во вместилищах двух основных типов: одногнездных (рис. 121, 2) и многогнездных (рис. 128, 1 а). Многогнездные вместилища могут функционировать как спорангии и как гаметангии. Внешне они при этом не отличаются так же, как зооспоры и гаметы. Одногнездные вместилища чаще бывают спорангиями. Мейоз у бурых водорослей происходит при образовании спор в одногнездных спорангиях, лишь у циклоспоровых он приходится на момент образования гамет.
Одногнездные и многогнездные вместилища часто неправильно называют соответственно одноклеточными и многоклеточными. И те и другие могут развиваться из одной и из многих клеток. Когда в однорядных слоевищах группа клеток превращается в одногнездные спорангии, то говорят о цепочке одногнездных спорангиев. Каждый из них при созревании открывается самостоятельным отверстием. В случае многогнездных вместилищ цепочка исходных клеток, каждая из которых увеличивается в размерах, дает единое многоклеточное многогнездное вместилище (рис. 122, 1, 2). После образования в нем камер можно заметить, что некоторые поперечные перегородки толще других — это перегородки материнских клеток. При созревании содержимое такого вместилища выходит через одно отверстие на вершине. У некоторых бурых водорослей одноклеточные многогнездные вместилища узкие и камеры расположены в них в один ряд. Такие образования называют однорядными многогнездными спорангиями (гаметангиями, рис. 123). Многогнездные вместилища с гнездами, расположенными в несколько рядов, считаются многорядными.
Рис. 122. Пилайелла прибрежная (Pylaiella litoralis) с многогнездными спорангиями (1); эктокарпус стручковатый (Ectocarpus siliculosus) с многогнездными спорангиями (2); клетка эктокарпуса с лентовидными хлоропластами (3)
Большинство бурых водорослей встречается в виде двух самостоятельных форм развития — спорофита и гаметофита или гаметоспорофита, которые могут быть как сходного размера и строения, так и разного. Другими словами, у бурых водорослей существуют изоморфная и гетероморфная смены форм развития. При гетероморфной смене форм развития одна из них бывает микроскопической, чаще всего это гаметофит. Развитию макроскопических слоевищ бурых водорослей нередко предшествует образование стелющихся нитей или дисков, на которых потом начинает расти вертикальное макроскопическое слоевище. Подобные образования называют протонемой. Если такое стелющееся образование несет органы размножения и со временем производит вертикальное слоевище, его называют плетизмоталлюсом.
У наиболее примитивных бурых (пунктариевые, хордариевые, эктокарповые) строгое чередование форм развития отсутствует. Из спор, производимых спорофитом, могут развиваться как слоевища гаметофитов или гаметоспорофитов, так и слоевища спорофитов.
У бурых водорослей с половым процессом в виде изогамии подвижные клетки (зооиды), которые образуются на гаметофитах, функционируют или как гаметы, сливаясь попарно и воспроизводя спорофиты, или как зооспоры, производя снова слоевища гаметофитов. Такое бесполое размножение гаметофитов у представителей вышеперечисленных порядков бурых водорослей распространено крайне широко. Иногда в лабораторных культурах наблюдается подряд несколько поколений «гаметофитов», не приступающих к половому размножению. Таким образом, они проявляют себя как спорофиты и как гаметофиты, и их лучше называть гаметоспорофитами, чтобы не путать с другими растениями, гаметофиты которых не способны к бесполому размножению спорами.
У ряда других бурых водорослей спорофит и гаметофит строго чередуются, особенно у десмарестиевых, ламинариевых и циклоспоровых. Зиготы десмарестиевых и ламинариевых развиваются в слоевища спорофитов, оставаясь прикрепленными к оболочкам оогониев. Это исключает напрасную гибель женских гамет во время нахождения их в толще воды и поиска места для прикрепления. Для класса циклоспоровых характерно развитие гаметофитов в слоевищах спорофитов. Некоторые циклоспоровые, например саргассовые, размножаются проростками спорофитов, которые образуются в результате оплодотворения и прорастания женских гамет на материнском растении.
Источник
Размножение водорослей
Урок 5. Биология. Сложные вопросы. Ботаника
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Размножение водорослей»
Для водорослей характерно несколько типов размножения: вегетативное, бесполое и половое. Рассмотрим более подробно эти типы.
При вегетативном размножении происходит образование новой особи из многоклеточной части тела родительской организма. Нитчатые водоросли распадаются на две новые нити, или таллом распадается на несколько частей. Они могут быть одноклеточные и многоклеточные. Слоевище многоклеточных водорослей может разделяться на части в результате механического воздействия потоков воды, водных живых организмов или деятельности человека.
Для вегетативного размножения многие виды водорослей образуют специальные структуры. На талломах бурых водорослей вырастают своеобразные «почки», которые отламываются и дают начало новым слоевищам. Харовые водоросли образуют одноклеточные или многоклеточные клубеньки на ризоидах, которые после периода зимнего покоя прорастают в новые растения. При наступлении неблагоприятных условий определённые клетки некоторых нитчатых водорослей утолщают оболочку и накапливают большой запас питательных веществ. Эти клетки способны долго находиться в состоянии покоя и пережидать неблагоприятные условия.
Вы уже знаете, что водоросли – споровые растения. Это значит, что бесполое размножение осуществляется спорами. Они могут развиваться в обычных вегетативных клетках или в специальных органах бесполого размножения – спорангиях. Особь, на которой формируются спорангии, называют спорофитом.
Развитие спор сопровождается делением ядра, которое может происходить несколько раз в зависимости от количества образующихся спор. Они в дальнейшем окружаются оболочкой и выходят через образующееся отверстие в оболочке материнской клетки.
Выделяют несколько типов спор. Апланоспоры имеют плотную оболочку и лишены жгутиков, они неподвижны. Гипноспоры имеют очень толстую оболочку. Они способны длительно покоиться. Большинство водорослей образуют зооспоры. Они имеют жгутики и способны к передвижению. В других случаях при определении спор указывается их численность в материнской клетке или спорангии – например, моноспоры, биспоры и тетраспоры.
При половом размножении происходит попарное слияние половых гаплоидных клеток (гамет) с образованием диплоидной зиготы, из которой развивается новая водоросль или образуются зооспоры. Вспомним, что гаметы образуются в органах полового размножения – гаметангиях. Мужские гаметангии называются антеридиями, женские гаметангии называются архегониями. Женские гаметангии водорослей имеют собственное название – «оогонии». В антеридиях образуются подвижные мужские гаметы – сперматозоиды, в оогониях – неподвижные женские яйцеклетки.
Органы полового размножения водорослей одноклеточные. Исключение составляют только харовые водоросли, которые имеют многоклеточные органы полового размножения. Выделяют три типа полового размножения – изогамию, анизогамию и оогамию. Рассмотрим их отличия.
Изогамия – примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две одинаковые гаметы. При изогамии гаметы не разделяются на мужские и женские.
Анизогамия, или гетерогамия, – форма полового процесса, при котором сливаются две разные гаметы (по форме). При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские.
Оогамия – форма полового процесса, при котором сливаются резко отличающиеся друг от друга половые клетки – крупная неподвижная яйцеклетка с мелкой мужской клеткой (подвижным сперматозоидом или неподвижным спермием). Оогамия –наиболее высоко организованный тип полового размножения.
Водоросли бывают однодомные и двудомные. Если яйцеклетки и сперматозоиды образуются на одном слоевище, то такие формы называют однодомными (или обоеполыми). Если яйцеклетки и сперматозоиды образуются на разных талломах, то такие водоросли называют двудомными (или раздельнополыми).
Половое размножение в некоторых группах водорослей может осуществляться без образования гамет. Например, если сливаются две подвижные одноклеточные водоросли, вегетативные клетки, то это хологамия.
Конъюгация – слияние протопластов двух неподвижных гаплоидных вегетативных клеток, не имеющих жгутиков, с образованием зиготы . Этим конъюгация отличается от хологамии, при которой тоже сливаются вегетативные клетки, но имеющие жгутики.
Наиболее известным примером конъюгации у водорослей является конъюгация у зелёной водоросли спирогиры. При этом клетки двух соседних нитей соединяются между собой боковыми выростами. Образуется копуляционный канал, по которому протопласт одной клетки перетекает в другую и сливается с содержимым последней. Клетка, в которой произошло слияние и образовалась зигота, закругляется, отделяется от нити и, одеваясь толстой оболочкой, превращается в зигоспору. Зигоспора перезимовывает и весной делится мейозом. В результате образуются 4 гаплоидные споры, три из которых отмирают, а одна прорастает в молодую нить. Все стадии, кроме зиготы и зигоспоры, – гаплоидны.
В жизненном цикле водорослей происходит чередование двух поколений – полового и бесполого. Некоторые водоросли способны на одном слоевище образовывать органы бесполого и полового размножения. Такие водоросли называют гаметоспорофитами.
Если же органы полового и бесполого размножения образуются на разных растениях, происходит чередование поколений. Растения, на которых развиваются органы полового размножения, называют гаметофитами, растения, образующие органы бесполого размножения, – спорофитами.
Чередование поколений определяет и смену гаплоидной и диплоидной стадий жизни водорослей. У высших растений гаплоидные и диплоидные стадии сменяют друг друга закономерно и строго. У низших растений редукционное деление ядра, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом в два раза, происходит на разных этапах развития. Поэтому выделяют несколько типов редукции.
Гаметическая редукция – уменьшение числа хромосом происходит во время мейоза при образовании гамет, остальные клетки всегда диплоидные.
Спорическая редукция – уменьшение числа хромосом происходит во время мейоза при образовании спор.
Зиготическая редукция – редукция, характеризующаяся мейозом, происходящим в зиготе после процесса оплодотворения, и приводящая к возникновению гаплоидных особей.
Рассмотрим, как происходит бесполое размножение одноклеточной зелёной водоросли хламидомонады. Летом при благоприятных условиях хламидомонада размножается делением. Перед делением она перестаёт двигаться и теряет жгутики. Из материнской клетки освобождается 2-4, а иногда 8 клеток. Эти клетки, в свою очередь, делятся.
При наступлении неблагоприятных для жизни условий (похолодание, пересыхание водоёма) происходит половое размножение. Внутри хламидомонады возникают гаметы (половые клетки). Они выходят в воду и соединяются попарно. При этом образуется зигота, которая покрывается толстой оболочкой и зимует. Весной зигота делится. В результате деления образуются четыре клетки – молодые хламидомонады.
У многоклеточной зелёной водоросли улотрикса в благоприятное для жизни время каждая клетка, кроме той, с помощью которой нить прикрепляется, может разделиться на 2 или 4 подвижные клетки со жгутиками – зооспоры. Они выходят в воду, плавают, затем прикрепляются к какому-либо предмету и делятся. Так образуются новые нити улотрикса.
При неблагоприятных условиях размножения в некоторых клетках водоросли образуются многочисленные мелкие подвижные гаметы со жгутиками. Гаметы выходят в воду и попарно сливаются. Так происходит оплодотворение. Обычно сливаются гаметы, возникшие в клетках разных нитей. Образуется зигота. Она покрывается толстой оболочкой и может долго находиться в состоянии покоя. При благоприятных условиях зигота делится на 4 клетки-споры. Каждая из них, опустившись на подводный предмет, может дать начало нитчатой водоросли улотриксу.
Источник
