Reproduktion og livshistorie

Alger formerer sig ved seksuel reproduktion, der involverer hanlige og kvindelige kønsceller (gameter), ved aseksuel reproduktion eller ved begge måder.

Aksuel reproduktion er produktion af afkom uden forening af celler eller kernemateriale. Mange små alger formerer sig aseksuelt ved almindelig celledeling eller ved fragmentering, mens større alger formerer sig ved hjælp af sporer. Nogle rødalger producerer monosporer (vægformede, ikke-flagellede, kugleformede celler), som bæres med vandstrømmene og ved spiring producerer en ny organisme. Nogle grønalger producerer ubevægelige sporer kaldet aplanosporer, mens andre producerer zoosporer, som mangler egentlige cellevægge og bærer en eller flere flageller. Disse flageller gør det muligt for zoosporer at svømme til et gunstigt miljø, mens monosporer og aplanosporer er afhængige af passiv transport med vandstrømme.

Kønnet formering er kendetegnet ved meioseprocessen, hvor afkomscellerne får halvdelen af deres genetiske information fra hver forældrecelle. Seksuel reproduktion er normalt reguleret af miljømæssige begivenheder. Hos mange arter induceres seksuel reproduktion, når temperatur, saltholdighed, uorganiske næringsstoffer (f.eks. fosfor, kvælstof og magnesium) eller dagslængde bliver ugunstige, når seksuel reproduktion induceres. En seksuelt reproducerende organisme har typisk to faser i sin livscyklus. I den første fase har hver celle et enkelt sæt kromosomer og kaldes haploid, mens hver celle i den anden fase har to sæt kromosomer og kaldes diploid. Når en haploid gamet smelter sammen med en anden haploid gamet under befrugtning, kaldes den resulterende kombination med to sæt kromosomer en zygote. En diploid celle gennemgår enten straks eller på et senere tidspunkt direkte eller indirekte en særlig reducerende celledelingsproces (meiose). Diploide celler i dette stadium kaldes sporofytter, fordi de producerer sporer. Under meiosen halveres kromosomantallet i en diploid sporofyt, og de resulterende datterceller er haploide. På et tidspunkt, straks eller senere, fungerer de haploide celler direkte som kønsceller. Hos alger, som hos planter, kaldes haploide celler i dette stadium for gametofytter, fordi de producerer kønsceller.

Livscyklussen hos seksuelt reproducerende alger varierer; hos nogle er det dominerende stadium sporofyten, hos andre er det gametofyten. For eksempel har Sargassum (klassen Phaeophyceae) et diploidt (sporofyt) legeme, og den haploide fase er repræsenteret af gameter. Ectocarpus (klasse Phaeophyceae) har skiftevis diploide og haploide vegetative stadier, mens Spirogyra (klasse Charophyceae) har et haploidt vegetativt stadium, og zygoten er den eneste diploide celle.

Sær hos ferskvandsarter går det befrugtede æg, eller zygoten, ofte over i en hvilende tilstand, der kaldes en zygospore. Zygosporer har generelt et stort lager af fødevarereserver og en tyk, modstandsdygtig cellevæg. Efter en passende miljømæssig stimulans, som f.eks. en ændring i lys, temperatur eller næringsstoffer, spirer zygosporerne og påbegynder en ny vækstperiode.

De fleste alger kan leve i dage, uger eller måneder. Små alger findes undertiden i rigelige mængder i en kort periode af året og forbliver i dvale resten af året. Hos nogle arter er den hvilende form en resistent cyste, mens andre arter forbliver i vegetativ tilstand, men med et meget lavt antal individer. Nogle store, fastsiddende arter er ægte stauder. De kan miste hovedlegemet i slutningen af vækstsæsonen, men den fastsiddende del, den fastsiddende del, producerer først ny vækst i begyndelsen af den næste vækstsæson.

Rødalgerne, som eksemplificeret ved Polysiphonia, har nogle af de mest komplekse livscyklusser, der kendes for levende organismer. Efter meiose dannes der fire haploide tetrasporer, som spirer og danner enten en han- eller en hun-gametofyt. Når den hanlige gametofyt er moden, producerer den særlige spermatangialforgreninger, der bærer strukturer, kaldet spermatangier, som indeholder spermatia, de hanlige kønsceller. Den kvindelige gametofyt producerer særlige carpogoniale grene, der bærer carpogonia, de kvindelige kønsceller. Befrugtningen finder sted, når et hanligt sperma, der bæres af vandstrømme, støder sammen med den forlængede del af et hunligt carpogonium, og de to kønsceller smelter sammen. Det befrugtede carpogonium (zygoten) og det kvindelige gametofytvæv omkring det udvikler sig til en kurv- eller pustelagtig struktur, der kaldes en carposporofyt. Carposporofytten producerer og frigiver til sidst diploide carposporer, der udvikler sig til tetrasporofytter. Visse celler i tetrasporofyten gennemgår meiose for at producere tetrasporer, og cyklussen gentages. I livscyklusen hos Polysiphonia og mange andre rødalger er der separate han- og hun-gametofytter, carposporofytter, der udvikler sig på hun-gametofytterne, og separate tetrasporofytter.

Livscyklussen hos kiselalger, der er diploide, er også unik. Diatomers vægge, eller frustula, består af to overlappende dele (ventilerne). Under celledelingen dannes der to nye ventiler i midten af cellen og opdeler protoplasmaet i to dele. Derfor er de nye ventiler generelt noget mindre end de oprindelige, så efter mange på hinanden følgende generationer er de fleste af cellerne i den voksende population mindre end deres forældre. Når sådanne kiselalger når en kritisk lille størrelse, kan den seksuelle formering blive stimuleret. De små diploide celler gennemgår meiose, og blandt pennate (tynde, elliptiske) diatomeer smelter de resulterende haploide gameter sammen til en zygote, som vokser sig ret stor og danner en særlig celletype kaldet en auxospore. Auxosporen deler sig og danner to store, vegetative celler, og på denne måde fornys den større størrelse. Hos centriske kiselalger er der en markant differentiering mellem ikke-motile hunlige gameter, der fungerer som ægceller, og bevægelige (typisk uniflagellate) hanlige gameter.