Reproducere și istorii de viață

Algele se regenerează prin reproducere sexuată, care implică gameți masculi și feminini (celule sexuale), prin reproducere asexuată sau prin ambele modalități.

Reproducerea asexuată este producerea de descendenți fără unirea de celule sau material nuclear. Multe alge mici se reproduc asexuat prin diviziune celulară obișnuită sau prin fragmentare, în timp ce algele mai mari se reproduc prin spori. Unele alge roșii produc monospori (celule sferice, neflagelate, cu pereți) care sunt transportate de curenții de apă și care, la germinare, produc un nou organism. Unele alge verzi produc spori nemotori, numiți aplanospori, în timp ce altele produc zoospori, care nu au pereți celulari adevărați și poartă unul sau mai mulți flageli. Acești flageli permit zoosporilor să înoate spre un mediu favorabil, în timp ce monosporii și aplanosporii trebuie să se bazeze pe transportul pasiv prin curenții de apă.

Reproducerea sexuată este caracterizată de procesul de meioză, în care celulele progenitoare primesc jumătate din informația genetică de la fiecare celulă parentală. Reproducerea sexuală este, de obicei, reglată de evenimente de mediu. La multe specii, atunci când temperatura, salinitatea, nutrienții anorganici (de exemplu, fosforul, azotul și magneziul) sau lungimea zilei devin nefavorabile, este indusă reproducerea sexuală. Un organism care se reproduce sexual are, de obicei, două faze în ciclul său de viață. În prima etapă, fiecare celulă are un singur set de cromozomi și se numește haploid, în timp ce în a doua etapă fiecare celulă are două seturi de cromozomi și se numește diploid. Atunci când un gamete haploid fuzionează cu un alt gamete haploid în timpul fertilizării, combinația rezultată, cu două seturi de cromozomi, se numește zigot. Fie imediat, fie la un moment dat, fie la un moment ulterior, o celulă diploidă este supusă, direct sau indirect, unui proces special de diviziune celulară reductivă (meioză). Celulele diploide aflate în acest stadiu se numesc sporofite, deoarece produc spori. În timpul meiozei, numărul de cromozomi al unui sporofit diploid este înjumătățit, iar celulele fiice rezultate sunt haploide. La un moment dat, imediat sau mai târziu, celulele haploide acționează direct ca gameți. La alge, ca și la plante, celulele haploide aflate în acest stadiu se numesc gametofite, deoarece produc gameți.

Ciclurile de viață ale algelor cu reproducere sexuată variază; la unele, stadiul dominant este sporofitul, iar la altele este gametofitul. De exemplu, Sargassum (clasa Phaeophyceae) are un corp diploid (sporofit), iar faza haploidă este reprezentată de gameți. Ectocarpus (clasa Phaeophyceae) are o alternanță de stadii vegetative diploide și haploide, în timp ce Spirogyra (clasa Charophyceae) are o fază vegetativă haploidă, iar zigotul este singura celulă diploidă.

În special la speciile de apă dulce, ovulul fertilizat, sau zigotul, trece adesea într-o stare latentă numită zigospor. Zygosporii au, în general, un stoc mare de rezerve de hrană și un perete celular gros și rezistent. În urma unui stimul de mediu adecvat, cum ar fi o schimbare de lumină, temperatură sau nutrienți, zigozporii sunt determinați să germineze și să înceapă o altă perioadă de creștere.

Majoritatea algelor pot trăi zile, săptămâni sau luni. Algele mici se găsesc uneori în abundență în timpul unei perioade scurte din an și rămân în repaus în restul anului. La unele specii, forma latentă este un chist rezistent, în timp ce alte specii rămân în stare vegetativă, dar la un număr foarte mic de populații. Unele specii mari, atașate, sunt adevărate plante perene. Ele pot pierde corpul principal la sfârșitul sezonului de vegetație, dar partea de atașare, holdfast-ul, produce o nouă creștere doar la începutul sezonului de vegetație următor.

Algele roșii, exemplificate de Polysiphonia, au unele dintre cele mai complexe cicluri de viață cunoscute pentru organismele vii. În urma meiozei, se produc patru tetraspori haploizi, care germinează pentru a produce fie un gametofit masculin, fie unul feminin. La maturitate, gametofitul masculin produce ramuri spermatangiale speciale care poartă structuri, numite spermatangii, care conțin spermatozoizii, gameții masculini. Gametofitul feminin produce ramuri carpogoniale speciale care poartă carpogonii, adică gameții feminini. Fecundația are loc atunci când o spermă masculină, purtată de curenții de apă, se ciocnește cu porțiunea extinsă a unui carpogoniu feminin, iar cei doi gameți fuzionează. Carpogoniul fertilizat (zigotul) și țesutul gametofitului feminin din jurul acestuia se dezvoltă într-o structură asemănătoare unui coș sau unei pungulițe numită carposporofit. În cele din urmă, carposporofitul produce și eliberează carpospori diploizi care se transformă în tetrasporofite. Anumite celule ale tetrasporofitului sunt supuse meiozei pentru a produce tetraspori, iar ciclul se repetă. În ciclul de viață al Polysiphonia și al multor alte alge roșii, există gametofite masculine și feminine separate, carposporofite care se dezvoltă pe gametofitele feminine și tetrasporofite separate.

Ciclurile de viață ale diatomeelor, care sunt diploide, sunt, de asemenea, unice. Pereții diatomeelor, sau frustulele, sunt compuși din două părți suprapuse (valvele). În timpul diviziunii celulare, două valve noi se formează în mijlocul celulei și împart protoplasma în două părți. În consecință, noile valve sunt, în general, ceva mai mici decât cele originale, astfel încât, după multe generații succesive, majoritatea celulelor din populația în creștere sunt mai mici decât părinții lor. Atunci când astfel de diatomee ajung la o dimensiune critic de mică, poate fi stimulată reproducerea sexuală. Micile celule diploide sunt supuse meiozei, iar în cazul diatomeelor pennate (subțiri, eliptice), gameții haploizi rezultați fuzionează într-un zigot, care crește destul de mult și formează un tip special de celulă numit auxospor. Auxosporul se divide, formând două celule mari, vegetative, și în acest fel se reînnoiește dimensiunea mai mare. La diatomeele centrice există o diferențiere marcată între gameții feminini nemotori, care acționează ca ovule, și gameții masculini mobili (de obicei uniflagelați).

.