Что образуется у водоросли при бесполом размножении
Строение водорослей
Современная биология не считает дифференциацию тканей определяющим различием, сейчас существенным считают фундаментальные различия в строение клеток, обмене веществ. Тем не менее, во многих устаревших пособиях этот термин используется, и я обязан предупредить вас о нем.
Наука о водорослях называется альгология (от лат. alga — морская трава, водоросль и греч. λόγος — учение).
Среди водорослей есть одноклеточные и многоклеточные, некоторые водоросли достигают в длину 100-200 метров. Способ питания водорослей автотрофный: они синтезируют органические вещества в процессе фотосинтеза. Солнечный свет, проходя через толщу воды, рассеивается, что делает фотосинтез с увеличением глубины все труднее и труднее. Поэтому кроме хлорофилла они часто имеют и другие пигменты.
Жизненный цикл водорослей
Жизненные циклы водорослей разнообразны, обусловлены рядом экологических факторов. Мы разберем жизненный цикл на примере зеленой водоросли ульвы (морского салата).
Для начала отметим, что в целом жизненный цикл водорослей представляет собой чередование двух фаз: гаплоидной (гаметофита) и диплоидной (спорофита). Гаплоидной фазой называется фаза, при которой клеточные ядра содержат непарный (половинный) набор хромосом. К гаплоидной фазе всегда принадлежат гаметы: сперматозоиды, спермии (отличающиеся от сперматозоидов отсутствием жгутика), яйцеклетки.
При слиянии двух гамет: яйцеклетки (n) и спермия (n) образуется зигота (2n) из которой развивается спорофит (2n), таким образом, в спорофите восстанавливается диплоидный набор хромосом. В зооспорангии на спорофите в результате мейоза образуются зооспоры (n), которые делятся митозом, порастают и образуют мужские и женские гаметофиты (n). Клетки гаметофитов делятся митозом, образуются гаметы (n), которые сливаются в зиготу (2n), цикл замыкается.
Типы половых процессов
Значение водорослей
В Мировом океане водоросли составляют основную часть биомассы. Именно они являются главными продуцентами (производителями) органического вещества, преобразуя в ходе фотосинтеза энергию солнечного света в энергию химических связей. Значение водорослей для человека трудно переоценить: содержащиеся в них вещества необходимы для нормального роста и развития животных и человека (к примеру, морская капуста (ламинария) отличается большим содержанием йода.)
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Водоросли. Одноклеточные и многоклеточные водоросли.
Водоросли. Одноклеточные и многоклеточные водоросли.
Водоросли растут в морях, озерах, реках и стоячих водах. Тело водорослей не имеет тканей и органов и называется талломом, или слоевищем. По строению и форме водоросли бывают: одноклеточные со жгутиками или без них, колониальные и многоклеточные (рис. 1).
Рис.1 Разнообразие водорослей
Размножение водорослей
Водоросли размножаются вегетативным, бесполым и половым путями. При вегетативном размножении одноклеточных водорослей клетка делится на две части. Талломы многоклеточных водорослей делятся на несколько частей.
При бесполом размножении образуются споры со жгутиками или без них. Из спор вырастают взрослые водоросли.
При половом размножении созревшие мужские и женские половые клетки (гаметы) соединяются, образуя зиготу. Она делится па части, и образуются новые водоросли.
Одноклеточные водоросли
Хлоропласты водорослей называют хроматофорами. Хотя все водоросли содержат хлорофилл, не все они зеленые. Видимый цвет у хроматофор разный. В систематике принято выделять отделы зеленых, бурых, красных, диатомовых водорослей.
Клетки зеленых водорослей накапливают крахмал, образовавшийся в процессе фотосинтеза. Зеленые водоросли обитают и в пресной, и в соленой воде. Они лучше всего улавливают не рассеянный свет, поэтому живут на небольшой глубине. Одноклеточные зеленые водоросли — обязательный компонент планктона.
Типичной для одноклеточных является хламидомонада. Хламидомонады обитают в стоячей воде. Их чашевидный хроматофор зеленого цвета, также у них есть красный светочувствительный глазок и два хорошо развитых жгутика (рис. 2).
Рис.2 Строение хламидомонады (1-жгутики, 2- пульсирующие вакуоли, 3-оболочка клетки, 4-ядро, 5-цитоплазма, 6-хроматофор, 7-красный глазок)
Под действием солнечных лучей водоросли всей поверхностью тела поглощают минеральные соли воды и углекислый газ и образуют органические вещества, которыми питаются. Вместе с тем они выделяют кислород и дышат им.
Летом при благоприятных условиях хламидомонада размножается делением. Перед делением она перестает двигаться и теряет жгутики. Из материнской клетки освобождаются 2-4, а иногда и 8 клеток. Эти клетки в свою очередь делятся. Таков бесполый способ размножения хламидомонады (рис.3 А).
При наступлении неблагоприятных для жизни условий (похолодание, пересыхание водоема) внутри хламидомонады возникают гаметы (половые клетки). Гаметы выходят в воду и соединяются попарно. При этом образуется зигота, которая покрывается толстой оболочкой и зимует. Весной зигота делится. В результате деления образуется четыре клетки — молодые хламидомонады. Это половой способ размножения (рис.3 Б).
Рис.3 Размножение хламидомонады: А — бесполое, Б — половое
Хлорелла также относится к одноклеточным зеленым водорослям. В отличие от хламидомонады у нее нет жгутиков, помогающих быстро передвигаться, и красного глазка (рис.4).
Рис.4 Строение хлореллы (1-оболочка, 2-ядро, 3-цитоплазма, 4-хроматофор)
Еще одно отличие хлореллы состоит в том, что она размножается только бесполым путем: цитоплазма в клетке делится на несколько частей, и в каждой из них образуются споры без жгутиков. Каждая спора вырастает во взрослую хлореллу. Образовавшаяся хлорелла уже через сутки может размножаться сама. Способность хлореллы быстро размножаться имеет широкое применение (рис.5).
Рис.5 Бесполое размножение хлореллы
Многоклеточные зеленые водоросли.
Кроме одноклеточных водорослей в водоемах обитают и многоклеточные представители. В зависимости от пигмента они подразделяются на зеленые, бурые и красные.
Одним из представителей зеленых водорослей является — спирогира (рис. 4). Эта нитчатая водоросль состоит из одного ряда удлиненных клеток. Вместе с другими водорослями она придает воде зеленый оттенок. На ощупь она шелковистая, слизистая и мягкая. Удлиненные клетки в нитях расположены в один ряд. Их хроматофоры в виде одной или нескольких лент расположены спирально. Спирогира размножается вегетативно — разрывом нити. Для них характерно и половое размножение — слияние целых клеток.
Рис.4 Строение спирогиры (1-вакуоль, 2-хроматофор, 3-цитоплазматический тяж, 4-оболочка)
Другой представитель многоклеточных нитевидных водорослей — улотрикс. Он растет на дне проточных вод, закрепившись на субстрате. В отличие от спирогиры его зеленые хроматофоры имеют форму широкого браслета. При бесполом размножении улотрикс образует жгутиковые зооспоры. При половом размножении происходит слияние гамет с образованием зиготы. После деления из зиготы образуются безжгутиковые споры, которые дают начало новым водорослям (рис.5).
Рис.5 Бесполое (слева) и половое (справа) размножение улотрикса
Водоросли — низшие растения, их тело — таллом, или слоевище, не разделяется на ткани и органы. Они размножаются вегетативно (кусочками тела), бесполым (спорами со жгутиками) и половым (гаметами) путями.
Все водоросли содержат хлорофилл в хроматофоре. В систематике выделяют бурые, красные, диатомовые и зеленые водоросли. К одноклеточным зеленым относится хлорелла (только бесполое размножение), хламидомонада (чашеобразный хроматофор).
Многоклеточные — спирогира (спиральный хроматофор, не прикреплен), улотрикс (прикреплен ко дну ризоидами, хроматофор в виде широкого браслета).
Морские красные и бурые водоросли. Значение водорослей.
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.
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.
Размножение и циклы развития водорослей
Полезное
Смотреть что такое «Размножение и циклы развития водорослей» в других словарях:
Размножение красных водорослей — Размножение красных водорослей чрезвычайно сложный и многообразный процесс, отличающий их от других групп водорослей. Различные формы бесполого размножения, сложное строение половой системы, особенно женского репродуктивного органа,… … Биологическая энциклопедия
РАЗМНОЖЕНИЕ — РАЗМНОЖЕНИЕ, или способность самовоспроизведения, один из основных признаков живого, обеспечивающий сохранение жизни вида. Среди внешне бесконечного разнообразия способов Р. можно наметить два основных типа: Р. при помощи одной клетки, или… … Большая медицинская энциклопедия
Водоросли — Полифилетическая группа растений Зелёная водоросль Ульва (Ulva lactuca) … Википедия
Водоросль — Зелёная водоросль Ульва (Ulva lactuca) Водоросли (лат. Algae) гетерогенная экологическая группа преимущественно фототрофных одноклеточных, колониальных или многоклеточных организмов, обитающих, как правило, в водной среде, в систематическом… … Википедия
Онтогенез — (от греч. ón, род. падеж óntos сущее и. генез (См. …генез)) индивидуальное развитие организма, совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от момента его… … Большая советская энциклопедия
Семейство акрохетиевые (Acrochaetiaceae) — Эти водоросли устроены наиболее просто. Слоевище состоит из свободно разветвленных однорядных питей. Они образуют кустики микроскопических размеров (как правило, высотой до 5 мм), и только как исключение встречаются более крупные растения … Биологическая энциклопедия
Жизненный цикл (биология) — У этого термина существуют и другие значения, см. Жизненный цикл. Схематическое изображение основных типов жизненных циклов с чередованием диплоидной и гапл … Википедия
Зелёные водоросли — Разнообразие сифоновых водорослей. Иллюстрация из книги … Википедия
Спорообразование — спорогенез, процесс образования спор (См. Споры). У растительных организмов прокариотов (См. Прокариоты), клетки которых не имеют типичных ядер, споры могут возникать: из целой клетки, накопившей питательные вещества и утолщившей оболочку … Большая советская энциклопедия
РАСТЕНИЯ — (Plantae, или Vegetabilia), царство живых организмов; автотрофные организмы, для которых характерны способность к фотосинтезу и наличие плотных клеточных оболочек, состоящих, как правило, из целлюлозы; запасным веществом обычно служит крахмал.… … Биологический энциклопедический словарь
Размножение водорослей — способы, особенности и этапы
Общая характеристика
Характерной особенностью всех видов водорослей является наличие хлорофилла. Также могут содержаться и другие пигменты. Среди них можно выделить:
От них зависит пигментация растений. Кроме зелёного цвета они могут иметь красный, бурый или жёлтый окрас.
Благодаря присутствию пигментов обеспечивается аутотрофный тип питания. Но многие виды водных растений способны при определённых условиях переходить на гетеротрофное. Также известны случаи сочетания такого питания с фотосинтезом.
Сейчас учёным известно примерно 40 тысяч видов водорослей. Схема классификации до сих пор полностью не разработана, так как учёные ещё недостаточно хорошо изучили все формы этих организмов. В России подразделение осуществляется по отделам. Деление зачастую происходит исходя из окраса растений. Цвет, как правило, совпадает с особенностями строения.
В строении ядер эукариотических водорослей выделяют такие структуры:
Строение остальных разновидностей характеризуется огромным разнообразием. Эволюция сохранила самые перспективные формы, включая те, которые позволили в итоге образоваться наземным видам.
Чтобы развитие водорослей происходило хорошо, необходимы благоприятные условия:
Основная среда обитания — вода. Также на жизнедеятельность этих растений оказывают влияние уровень солёности, температура и т. д. Большинство водорослей произрастают в пресных и солёных водоёмах. Некоторые виды населяют толщу воды, свободно в ней перемещаясь. Так образуется фитопланктон. Также могут закрепляться на морском дне, создавая фитобентос. Водоросли присутствуют и в горячих источниках. Жизненные циклы таких видов происходят значительно быстрее.
Существуют и наземные водоросли. Кроме того, они могут обитать в снегах и льдах Арктики, а также известковом субстрате.
Многие водоросли ведут симбиотический образ жизни. Они способны вступать в такие отношения с другими представителя как растительного, так и животного мира. Самым интересным для учёных является симбиоз с грибами. Благодаря ему возникают лишайники.
Теории происхождения и виды
Единого мнения о том, как произошли водоросли, не существует. Также учёные не знают их точный возраст. Это обусловлено большим видовым разнообразием водных растений. Кроме того, до сих пор не удалось обнаружить ни одного ископаемого. Из-за этого невозможно воссоздать этапы эволюции, которые были пройдены организмами.
Есть теория, согласно которой жёлтые и зелёные виды возникли примерно 3 млрд лет назад. Сначала они были одноклеточными организмами и только через большой промежуток времени трансформировались в колониальных. Благодаря наличию таких видов на Земле появился кислород и озоновый слой. В итоге образовалась более сложная жизнь. Примерно 1 млрд лет назад на планете начали зарождаться многоклеточные водоросли.
Все виды водорослей современная наука разделяет на такие группы:
Самым развитым видом считаются бурые водоросли. Они обитают на больших глубинах, создавая обширные заросли. Например, их можно встретить в Саргассовом море. Эти растения настолько сильно закрепляются на поверхности дна и различных предметов, что их практически невозможно оторвать.
Вегетативный способ размножения
Водоросли размножаются несколькими способами. При вегетативном — ДНК родительского материала не взаимодействует с другими клетками. Этот способ может быть достаточно разнообразным, представляя собой:
Тип размножения зависит от конкретного вида водорослей и принадлежности к какой-либо группе. Также бывают подвиды вегетативного способа, но они встречаются очень редко.
Деление спорами и генеративный тип
К бесполому размножению относится и деление спорами. Обычно в них находятся 2 набора хромосом, которые хранят информацию родительского растения.
Существует несколько видов спор:
У разных видов водорослей они могут развиваться внутри клеток или же быть самостоятельными частями организма. Также существуют и такие, которые могут развиваться отдельно от родителя.
Во время генеративного размножения два взрослых растения обмениваются набором хромосом, чтобы дать потомство, у которого будут черты от обоих родителей. Наиболее простым способом считается конъюгация. Они появляется тогда, когда два организма меняются хромосомами, после чего разделяются. Слияние (оогамия) у определённых видов происходит при помощи специальных трубок.
Многие многоклеточные водоросли имеют половые клетки, которые называются гаметами. Они сливаются, после чего появляется потомство или же споры.
Комбинирование двух вариантов
Некоторые организмы проходят стадии как полового, так и бесполого размножения. В этом случае у развитой клетки есть лишь 1 набор хромосом. С помощью деления родительская клетка создаёт 4 споры, у которых тоже имеется по одному набору. А уже они сливаются с другими спорами.
К примеру, у ламинарии можно наблюдать чередование поколений. В первом цикле при помощи бесполого способа образуются гаметы, а во втором — полноценные клетки, которые имеют по 2 набора хромосом. Из них продуцируются споры, благодаря чему цикл замыкается.
В результате у потомства есть и зрелые формы организмов, и диплоидные. Если они имеют одинаковый внешний вид, то их называют изоморфными. Водоросли с разной формой спорофитов и гаметофитов называются гетеротрофными.
Значение в природе и жизни человека
Наземные виды часто первыми поселяются на бесплодных участках суши. Они постепенно создают плодородный грунт, на котором уже могут нормально развиваться другие растения.
Водоросли являются одними из самых древних организмов, населявших Землю. Именно от них в процессе эволюции произошли наземные растения, благодаря чему атмосфера наполнилась кислородом. Это обусловило появление бактерий, а затем и животных.
Благодаря водорослям образовался озоновый слой, защищающий планету от жёсткого ультрафиолета и радиации. Органика, создаваемая этими растениями, послужила пищей для бактерий и животных.
Водоросли имеют важное значение в круговороте веществ в природе. Также они способствуют увеличению отложений органического ила. Заросли больших видов являются жилищем для многих морских обитателей.
Человек использует водоросли в своей деятельности. Они применяются в качестве удобрений, корма для животных. Кроме того, многие виды люди употребляют в пищу, например, порфиру и ламинарию. Диатомиты применяются в строительстве, фармацевтической, пищевой и химической промышленностях.
Бурые водоросли используются в качестве сырья для изготовления альгиновой кислоты. Это вещество необходимо во многих отраслях. Например, из альгината натрия изготавливается клей для текстильных производств и скрепления бетона.
Некоторые виды имеют целебные свойства. Их широко применяют в медицине. Также водоросли используются в качестве биологических индикаторов санитарного состояния водоёмов.
Но эти растения могут нести и негативное влияние. Например, при чрезмерном их размножении вода начинает «цвести». Это приводит водоём в негодность, и гибнет рыба. Также водоросли загрязняют насосные станции, что отражается на их эксплуатации. Все это небольшие проблемы по сравнению с той пользой, которую приносят водные растения.