Як майже всі рослини, водорості розмножуються безстатевим і статевим шляхом. Безстатеве розмноження, т. Е. Розмноження без утворення статевих клітин, може бути вегетативним або спорових.
Вегетативне розмноження бегонії (зліва) і водорості (праворуч) «шматочками»
Вегетативне розмноження водоростей дуже схоже на те, що ми спостерігаємо у вищих рослин. Слоевище водорості під дією хвиль або в результаті пошкодження тваринами може розриватися на шматки, і кожен такий шматочок зазвичай проростає в нове слань, так само як розрізаний на шматочки лист кімнатної рослини бегонії дає початок багатьом самостійним рослинам. На слоевищ бурих водоростей утворюються спеціальні виводкові «нирки», які, опадаючи, дають початок новим слоевищ. Цей процес дуже нагадує освіту виводкових бруньок у водної папороті болбітіса (див. С. 262) або у кімнатної рослини бріофіллум, яке в народі називають «доктором». Є водорості, що утворюють одно- або багатоклітинні «бульби», які проростають в нові слані після зимівлі, інші відокремлюють стеляться «пагони», на яких виростають нові слані. Такі «пагони» дуже схожі на вуса суниці або кімнатної рослини хлорофітума.
Споровое розмноження водоростей відбувається за допомогою дрібних клітинок - зооспор, що означає «тварини суперечки». Приставка зоо підкреслює їх схожість з жівотноподобнимі найпростішими - як і вони, зооспори рухливі і плавають за допомогою двох джгутиків. Є правда, водорості, суперечки яких позбавлені джгутиків, такі суперечки називаються просто спорами, без всяких приставок. Спори або зооспори утворюються в клітинах, які називаються відповідно спорангії або зооспорангії. Вийшовши назовні, рухомі або нерухомі спори дають початок новому слоевищ водорості.
Вегетативне розмноження суниці (зверху) і водорості (знизу) «вусами»
Напевно, у вас відразу ж виникло питання, навіщо виникло споровое розмноження, якщо рослина може розмножуватися вегетативно? Справа в тому, що при вегетативному розмноженні рослина поступово старіє. Уявімо, що від слані водорості відокремилася виводкова «нирка». Її вік буде рівний віку материнської рослини. Трохи пізніше вона проросте в слань. З кожним місяцем вік нового слані буде збільшуватися, тому його виводкові нирки стануть трохи старше, ніж та, яка дала початок цього слоевищ і так далі. Слоевище, яке виросло з дуже старої виводковой нирки, вже не може утворювати вегетативні органи розмноження і відмирає, не залишивши після себе потомства. Уникнути такого «потомственого старіння» можна за допомогою споровогс розмноження. При утворенні (зоо) суперечка відбувається процес омолодження клітин. Правда, про те, як це відбувається, відомо поки дуже мало. Проблема старіння і омолодження залишається однією з найбільш захоплюючих таємниць сучасної біології.
Саргасове море отримало свою назву від скупчень плаваючих на його поверхні саргассових водоростей. Ці бурі водорості довжиною до 1 метра плавають на поверхні води завдяки повітряних бульбашок, утворюючи суцільний шар рослинної маси, яка унеможливлює судноплавство в цьому районі Атлантичного океану.
Така «гуща» водоростей утворюється тільки за рахунок вегетативного розмноження. Так іншого у саргассів Саргассова моря і бути не може. Його глибина досягає 7110 м, тому водорості можуть рости, тільки плаваючи на поверхні. Але у нижчих рослин є одна особливість: плаваючі, що не прикріплені до дна слані ніколи не розмножуються ні спорових, ні статевим шляхом. Так що Саргассах, що мешкають в Саргасовому морі, доводиться задовольнятися вегетативним розмноженням.
Але, як ми вже з'ясували, нескінченне вегетативне розмноження неминуче веде до старіння і відмирання слоевищ. А саргасси процвітають і відмирати не збираються. Можливо, ці водорості продовжують існувати в Саргасовому морі тільки за рахунок постійного припливу нових «свіжих» слоевищ з мілководь, де ростуть їхні прикріплені форми. Шматки слоевищ легко відриваються і дрейфують разом з течіями, накопичуючись в величезних кількостях в спокійних водах океану. Одним з таких місць як раз є Саргасове море - гігантська воронка, в якій водні маси рухаються по колу. Шматки слоевищ, потрапляючи в цей котел, вже не можуть покинути його меж. Вони живуть там до тих пір, поки не гинуть від старості, а на їх місце течії приносять нові слані саргассів.
Однак споровое розмноження має й іншу перевагу: астрономічну кількість зооспор. На одному слань бурої водорості ламінарії їх утворюється до 12 мільйонів. Коли вся ця маса виходить з зооспорангіїв, над заростями «морської капусти» мутніє вода. За рахунок такої кількості спор споровое розмноження дозволяє в короткі терміни різко збільшити чисельність виду. Таким чином, за допомогою безстатевого розмноження організм задовольняє прагнення якомога швидше залишити якомога більше нащадків. Крім того, рухливі зооспори, розпливаючись подалі від материнської рослини, сприяють розселенню виду, ну а нерухомі спори можуть розноситися течіями або поширюватися за допомогою тварин.
Нарешті, у водоростей є і статеве розмноження, суть якого полягає в злитті двох різностатевих клітин (вони називаються гаметамі) з утворенням зиготи. Як (зоо) суперечки утворюються в особливих клітинах - спорангіях, так і гамети утворюються в гаметангиях. З зиготи після періоду спокою або іноді відразу виростає нове слань водорості. Зигота покрита щільною оболонкою і здатна переносити несприятливі умови середовища: низькі температури, сезонні зміни хімічного складу і солоності води. В життєвому циклі водоростей зигота - це саме витривала і життєздатні освіту, що дозволяє переживати по-справжньому важкі часи.
Безстатеве і статеве розмноження водоростей. 1 - (зоо) суперечки; 2 - (зоо) спорангії; 3 - слань; 4 - гамети; 5 - гаметангии; 6 - зигота
Тепер, коли ми познайомилися з усіма способами розмноження водоростей (і, як ви побачите далі, не тільки їх), пора рухатися далі, але для цього нам необхідно познайомитися з декількома термінами. «Спорофитов» називають рослину, на якому утворюються спори. Відповідно, «гаметофит» - рослина, що утворить гамети. Якщо ви вже вирішили дочитати цю книгу до кінця, постарайтеся їх запам'ятати, вони нам не раз знадобляться.
Ми звикли, що всі особини одного-виду в загальних рисах схожі один на одного: лисиці можуть бути рудими або чорнобурої, але завжди мають вузьку мордочку, чотири ноги і пухнастий хвіст; пташенята багатьох птахів вилуплюються голими «виродками», але у них вже є голова, крила, лапи і т. д. А ось у водоростей справа йде зовсім інакше: дивлячись на різні стадії їх життєвого циклу, ви навіть і не запідозрили, що два настільки несхожих один на одного організму відносяться до одного виду.
Водорості існують ніби в двох різних варіантах: у вигляді спорофіта і гаметофіта, і обидва варіанти можуть дуже сильно відрізнятися один від одного. Наприклад, у бурої водорості ламінарії японської гаметофит має мікроскопічні розміри і складається всього з декількох клітин, а спорофіт досягає в довжину 12 метрів. Не дивно, що в ті часи, коли біологія водоростей ще не була вивчена, ботаніки описували спорофіти і гаметофити одного і того ж рослини як різні і зовсім неспоріднені види.
Червона водорость порфіру в стадії спорофіта має вигляд розгалужених ниток з одного ряду клітин. Нитки порфіри поселяються на вапняних скелях або раковинах молюсків, утворюючи на них яскраво-червоні плями. Виділяючи органічні кислоти порфіру-спорофит поступово розчиняє вапно і вростає в субстрат. Мініатюрна рослина може проникати в вапняну породу на глибину 10 мм і більше, а раковини молюсків при цьому виявляються просвердленими наскрізь. Спори, що утворюються на порфіри-спорофите, дають початок гаметофиту.
Гаметофіт ж у порфіри є листовидное слань пурпурного кольору, що досягає у різних видів від 50 см до 2 м в довжину. Розкидані по слоевищ гаметангии виробляють чоловічі і жіночі статеві клітини. Після злиття цих клітин утворюється зигота, яка проростає на вапняному субстраті в нитчастий спорофит.
Вивчивши життєвий цикл порфіри, важко стримати здивування: «а навіщо так складно?» Справді, чому б з зиготи не виростають відразу гаметофиту, як це спостерігається, наприклад, у більшості тварин (їх, правда, не називають гаметофітамі). Спробуємо відповісти на це дійсно непросте питання.
Життєвий цикл порфіриСпорофіт (1) утворює спори (2), що проростають в гаметофит (3). Статеві клітини (4), зливаючись. дають початок зиготі (5)
Відомо, що гаметофити і спорофіти водоростей відрізняються не тільки розмірами і будовою, а й різними вимогами до умов навколишнього середовища. Наприклад, порфіру-спорофит воліє слабке освітлення і проникає на велику глибину, ніж світлолюбний листоподібний гаметофит, зростаючий в приливно-відливної зоні біля самого берега. Маючи в своєму розпорядженні і спорофіт, і гаметофит, рослина отримує можливість рости і на глибині, і на мілководді, розширюючи область поширення виду.
Гаметофіти і спорофіти водоростей спеціалізуються на різних способах розмноження. Спорофит за допомогою безстатевого розмноження швидко нарощує чисельність (поділ з утворенням спор відбувається набагато швидше, ніж освіту гамет), а гаметофіт відповідальний за статеве розмноження і за освіту зигот, здатних в стані спокою переносити тривалі несприятливі умови. Логічно було б припустити, що водорість починає посилено виробляти гамети, як тільки умови життя погіршуються. Так і відбувається: при високій температурі теплолюбна порфіру розмножується спорами, а зі зменшенням температури до + 15-17 ° С починається утворення гамет. Чергуючи безстатеве і статеве розмноження, водорість гнучко реагує на зміну умов існування: хороші умови сприяють швидкому нарощуванню чисельності, а їх погіршення викликає перехід до стійкої стадії зиготи.
Як бачите, складний життєвий цикл водоростей збільшує пристосованість до умов проживання, а їх дволикість обертається перевагою. Кожна стадія життя служить для виконання певних завдань: зигота - фахівець з переживання несприятливих умов, спорофіт збільшує чисельність виду, (зоо) суперечки виконують функцію розселення, гаметофит виробляє статеві клітини, які, зливаючись, дають початок зиготі.