As algas regeneram por reprodução sexual, envolvendo gâmetas masculinos e femininos (células sexuais), por reprodução assexuada, ou por ambas as formas.
Robert W. Hoshaw/Encyclopædia Britannica, Inc.
A reprodução assexuada é a produção de descendência sem a união de células ou material nuclear. Muitas algas pequenas reproduzem-se assexuadamente por divisão celular comum ou por fragmentação, enquanto que algas maiores se reproduzem por esporos. Algumas algas vermelhas produzem monósporos (células muradas, não flageladas, esféricas) que são transportadas por correntes de água e, após a germinação, produzem um novo organismo. Algumas algas verdes produzem esporos não móveis chamados aplanósporos, enquanto outras produzem zoósporos, que carecem de verdadeiras paredes celulares e carregam um ou mais flagelos. Estes flagelos permitem que os zoosporos nadem para um ambiente favorável, enquanto que os monoesporos e os aplanosporos têm que depender do transporte passivo por correntes de água.
A reprodução sexual é caracterizada pelo processo de meiose, no qual as células progenitoras recebem metade da sua informação genética de cada célula mãe. A reprodução sexual é geralmente regulada por eventos ambientais. Em muitas espécies, quando a temperatura, salinidade, nutrientes inorgânicos (por exemplo, fósforo, nitrogênio e magnésio), ou a duração do dia se tornam desfavoráveis, a reprodução sexual é induzida. Um organismo que se reproduz sexualmente tem tipicamente duas fases no seu ciclo de vida. Na primeira fase, cada célula tem um único conjunto de cromossomas e é chamada haplóide, enquanto na segunda fase, cada célula tem dois conjuntos de cromossomas e é chamada diplóide. Quando um gameta haplóide se funde com outro gameta haplóide durante a fertilização, a combinação resultante, com dois conjuntos de cromossomos, é chamada de zigoto. Imediatamente ou em algum momento posterior, uma célula diplóide passa direta ou indiretamente por um processo especial de divisão redutiva da célula (meiose). As células diplóides nesta fase são chamadas esporófitas porque produzem esporos. Durante a meiose o número de cromossomos de um esporófito diplóide é reduzido pela metade, e as células filhas resultantes são haplóides. Em algum momento, imediatamente ou mais tarde, as células haplóides atuam diretamente como gametas. Nas algas, como nas plantas, as células haplóides nesta fase são chamadas gametas porque produzem gametas.
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Os ciclos de vida das algas sexualmente reprodutoras variam; em algumas, o estágio dominante é o esporófito, em outras é o gametófito. Por exemplo, o Sargassum (classe Phaeophyceae) tem um corpo diplóide (esporófito), e a fase haplóide é representada pelos gametas. Ectocarpus (classe Phaeophyceae) tem estágios vegetativos diplóides e haplóides alternados, enquanto Spirogyra (classe Charophyceae) tem um estágio vegetativo haplóide, e o zigoto é a única célula diplóide.
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George Lower-The National Audubon Society Collection/Photo Researchers
Em espécies de água doce especialmente, o ovo fertilizado, ou zigoto, frequentemente passa para um estado dormente chamado zigospore. Os zigosporos geralmente têm um grande estoque de reservas alimentares e uma parede celular espessa e resistente. Seguindo um estímulo ambiental apropriado, como uma mudança na luz, temperatura ou nutrientes, os zigospores são induzidos a germinar e iniciar outro período de crescimento.
>Cortesia de Robert A. Andersen
A maior parte das algas pode viver por dias, semanas ou meses. As pequenas algas são por vezes encontradas em abundância durante um curto período do ano e permanecem adormecidas durante o resto do ano. Em algumas espécies, a forma dormente é um cisto resistente, enquanto outras espécies permanecem no estado vegetativo, mas com números populacionais muito baixos. Algumas espécies grandes e apegadas são verdadeiras espécies perenes. Elas podem perder o corpo principal no final da estação de crescimento, mas a parte apegada, o holdfast, produz novo crescimento apenas no início da próxima estação de crescimento.
As algas vermelhas, como exemplificado pela Polysiphonia, têm alguns dos ciclos de vida mais complexos conhecidos para os organismos vivos. Após a meiose, são produzidos quatro tetrasporos haplóides, que germinam para produzir um gametófito masculino ou feminino. Quando maduro, o gametófito masculino produz ramos espermatangianos especiais que possuem estruturas, chamadas espermatangia, que contêm espermatia, o gametófito masculino. O gametófito feminino produz ramos carpogoniais especiais que carregam carpogonia, os gametas fêmeas. A fertilização ocorre quando um espermatium macho, transportado por correntes de água, colide com a porção estendida de um carpogônio fêmea e os dois gametas se fundem. O carpogônio fertilizado (o zigoto) e o tecido gametófito feminino em torno dele se desenvolvem em uma estrutura semelhante a uma cesta ou pústula chamada carposporófito. O carposporófito acaba por produzir e liberar carposporófitos diplóides que se desenvolvem em tetrasporófitos. Certas células do tetrasporófito sofrem meiose para produzir tetrasporos, e o ciclo se repete. No ciclo de vida da Polissorfonia, e muitas outras algas vermelhas, existem gametófitos masculinos e femininos separados, carposporófitos que se desenvolvem nos gametófitos femininos, e tetrasporófitos separados.
Os ciclos de vida das diatomáceas, que são diplóides, também são únicos. As paredes das diatomáceas, ou frustrações, são compostas por duas partes sobrepostas (as válvulas). Durante a divisão celular, duas novas válvulas se formam no meio da célula e dividem o protoplasma em duas partes. Consequentemente, as novas válvulas são geralmente um pouco menores do que as originais, assim, após muitas gerações sucessivas, a maioria das células da população em crescimento são menores do que os seus pais. Quando tais diatomáceas atingem um tamanho criticamente pequeno, a reprodução sexual pode ser estimulada. As pequenas células diplóides sofrem de meiose, e entre as diatomáceas penianas (finas, elípticas) os gâmetas haplóides resultantes fundem-se num zigoto, que cresce bastante grande e forma um tipo especial de célula chamada auxospore. O auxospore se divide, formando duas grandes células vegetativas, e desta forma o tamanho maior se renova. Nas diatomáceas cêntricas há uma diferenciação marcada entre os gametas fêmeas não móveis, que atuam como óvulos, e os gametas machos móveis (tipicamente uniflagelados).
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