Szaporodás és élettörténet

Az algák szexuális szaporodással, hím és női ivarsejtek (ivarsejtek) bevonásával, aszexuális szaporodással vagy mindkét módon regenerálódnak.

A szexuális szaporodás az utódok előállítása sejtek vagy nukleáris anyag egyesülése nélkül. Sok kis alga aszexuálisan szaporodik közönséges sejtosztódással vagy töredezéssel, míg a nagyobb algák spórákkal szaporodnak. Egyes vörösmoszatok monospórákat (falakkal rendelkező, nem flagellás, gömb alakú sejtek) termelnek, amelyeket a vízáramlatok magukkal visznek, és csírázáskor új szervezetet hoznak létre. Egyes zöld algák nem mozgatható spórákat, úgynevezett aplanospórákat, míg mások zoospórákat termelnek, amelyeknek nincs valódi sejtfaluk, és egy vagy több zászlórudat hordoznak. Ezek a flagellák lehetővé teszik a zoospórák számára, hogy a kedvező környezetbe ússzanak, míg a monospóráknak és az aplanospóráknak a vízáramlatok általi passzív szállításra kell hagyatkozniuk.

A szexuális szaporodásra a meiózis folyamata jellemző, amelynek során az utódsejtek genetikai információik felét minden egyes szülősejtből kapják. Az ivaros szaporodást általában környezeti események szabályozzák. Sok fajnál, ha a hőmérséklet, a sótartalom, a szervetlen tápanyagok (pl. foszfor, nitrogén és magnézium) vagy a nap hossza kedvezőtlenné válik, az ivaros szaporodás megindul. Egy ivarosan szaporodó szervezet életciklusának jellemzően két szakasza van. Az első szakaszban minden sejt egyetlen kromoszómakészlettel rendelkezik, és haploidnak nevezzük, míg a második szakaszban minden sejt két kromoszómakészlettel rendelkezik, és diploidnak nevezzük. Amikor a megtermékenyítés során az egyik haploid ivarsejt egy másik haploid ivarsejttel egyesül, a keletkező, két kromoszómakészlettel rendelkező kombinációt zigótának nevezzük. A diploid sejt közvetlenül vagy közvetve vagy egy későbbi időpontban egy speciális reduktív sejtosztódási folyamaton (meiózis) megy keresztül. Az ebben a stádiumban lévő diploid sejteket sporofitáknak nevezzük, mivel spórákat termelnek. A meiózis során a diploid sporofita kromoszómaszáma megfeleződik, és a keletkező leánysejtek haploidok. Valamikor, azonnal vagy később, a haploid sejtek közvetlenül ivarsejtként működnek. Az algáknál, akárcsak a növényeknél, az ebben a stádiumban lévő haploid sejteket gametofitáknak nevezik, mert ivarsejteket termelnek.

A szexuálisan szaporodó algák életciklusa változó; egyeseknél a domináns stádium a sporofita, másoknál a gametofita. Például a Sargassumnak (Phaeophyceae osztály) diploid (sporofita) teste van, a haploid fázist pedig a gameták képviselik. Az Ectocarpus (Phaeophyceae osztály) diploid és haploid vegetatív szakasza váltakozik, míg a Spirogyra (Charophyceae osztály) haploid vegetatív szakasza van, és a zigóta az egyetlen diploid sejt.

Főként az édesvízi fajokban a megtermékenyített petesejt vagy zigóta gyakran átmegy a zigospórának nevezett nyugalmi állapotba. A zigospórák általában nagy táplálékkészlettel és vastag, ellenálló sejtfallal rendelkeznek. Megfelelő környezeti inger, például fény-, hőmérséklet- vagy tápanyagváltozás hatására a zigospórák csírázásra indulnak, és újabb növekedési periódusba kezdenek.

A legtöbb alga képes napokig, hetekig vagy hónapokig élni. A kis algák néha az év egy rövid időszakában bőségesen előfordulnak, és az év többi részében nyugalmi állapotban maradnak. Egyes fajoknál a nyugvó forma egy ellenálló ciszta, míg más fajok vegetatív állapotban maradnak, de nagyon alacsony populációs számban. Egyes nagy, kötődő fajok valódi évelők. A tenyészidőszak végén elveszíthetik a főtestet, de a tapadó rész, a holdfast, csak a következő tenyészidőszak kezdetén hoz új növekedést.

A vörös algák, mint például a Polysiphonia, az élő szervezetek közül az egyik legösszetettebb életciklussal rendelkeznek. A meiózist követően négy haploid tetraspóra keletkezik, amelyek csírázva hím vagy nőstény gametofitát hoznak létre. Amikor a hím gametofita kifejlődik, speciális spermatangiális ágakat termel, amelyek spermatangiáknak nevezett struktúrákat hordoznak, amelyek spermiumokat, azaz hímivarsejteket tartalmaznak. A női gametofita speciális carpogonialis ágakat termel, amelyek a carpogóniákat, a női ivarsejteket hordozzák. A megtermékenyítés akkor következik be, amikor a vízáramlatok által szállított hím spermium összeütközik a nőstény carpogónium meghosszabbodott részével, és a két ivarsejt összeolvad. A megtermékenyített carpogonium (a zigóta) és a körülötte lévő női ivarsejtek szövete egy kosárszerű vagy göbszerű struktúrává fejlődik, amelyet carposporophytának neveznek. A karposzporofita végül diploid karposzpórákat termel és bocsát ki, amelyekből tetraszporofita fejlődik. A tetrasporofita egyes sejtjei meiózison mennek keresztül, hogy tetraspórákat hozzanak létre, és a ciklus megismétlődik. A Polysiphonia és sok más vörösmoszat életciklusában külön hím- és nőstény gametofiták, a nőstény gametofitákon fejlődő karposporofiták és külön tetrasporofiták vannak.

A diploid diatómák életciklusa szintén egyedülálló. A diatómák fala, vagy frusztuluma két, egymást átfedő részből (a szelepekből) áll. A sejtosztódás során a sejt közepén két új szelep képződik, amelyek a protoplazmát két részre osztják. Ennek következtében az új szelepek általában valamivel kisebbek, mint az eredetiek, így sok egymást követő generáció után a növekvő populációban a legtöbb sejt kisebb, mint a szüleik. Amikor az ilyen diatómák elérik a kritikusan kicsi méretet, az ivaros szaporodás beindulhat. A kis diploid sejtek meiózison mennek keresztül, és a pennáták (vékony, elliptikus) diatómáknál az így keletkező haploid ivarsejtek zigótává olvadnak össze, amely elég nagyra nő, és egy speciális sejtfajtát, az úgynevezett auxospórát képez. Az auxospóra osztódik, két nagy, vegetatív sejtet képezve, és így újul meg a nagyobb méret. A centrikus diatómákban kifejezett különbség van a nem motilis női ivarsejtek, amelyek petesejtként működnek, és a motilis (jellemzően egysejtű) hím ivarsejtek között.