Зелёные, харовые, красные и бурые водоросли: строение и циклы

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Водоросли

Удобное экологическое и морфологическое название разнообразных преимущественно водных фотосинтезирующих организмов, не образующих единую эволюционную группу.

Пример: Зелёная ульва и бурая ламинария обе живут в море, но относятся к разным эволюционным линиям.

Альгология

Область биологии, изучающая водоросли: их строение, разнообразие, размножение, жизненные циклы, экологию и родственные связи.

Пример: Альголог сопоставляет талломы и стадии цикла ульвы, а не определяет родство водорослей только по зелёному цвету.

Таллом (слоевище)

Тело водоросли или некоторых других организмов, не разделённое на настоящие корень, стебель и лист наземного растения.

Пример: Лентовидное тело ламинарии — таллом; его части не следует без оговорки называть настоящими листьями и корнями.

Зелёные водоросли

В школьном широком употреблении — водоросли зелёной линии архепластидных; в современной систематике нужно различать Chlorophyta и водорослевые ветви Streptophyta.

Пример: Хлорелла, кладофора и ульва относятся к Chlorophyta; спирогира и хара — к водорослевым ветвям Streptophyta.

Харовые водоросли

Группа зелёной линии, включающая формы, эволюционно более близкие к наземным растениям, чем многие другие зелёные водоросли.

Пример: Хара образует сложное многоклеточное тело в пресных водоёмах; родственные харовым линии связаны с происхождением эмбриофит.

Важно: Современная хара не является буквальным прямым предком каждого современного наземного растения.

Красные водоросли

Ветвь архепластидных с характерными наборами фотосинтетических пигментов; многие представители живут в море.

Пример: Порфира — красная водоросль, используемая человеком в пищу после соответствующей обработки.

Бурые водоросли

Фотосинтезирующая группа эукариот из линии страменопил, не относящаяся к архепластидным растениям.

Пример: Ламинария и фукус — бурые водоросли морских побережий.

Гамета

Клетка, участвующая в половом процессе и сливающаяся с другой подходящей гаметой с образованием зиготы.

Пример: У некоторых водорослей гаметы могут выглядеть похожими друг на друга, у других — различаться.

Зигота

Клетка, возникшая в результате слияния гамет или их ядер и содержащая объединённый наследственный материал.

Пример: После оплодотворения зигота у разных водорослей может делиться после периода покоя или развиваться дальше.

Чередование поколений

Смена многоклеточных гаметофита и спорофита в жизненном цикле; одно образует гаметы, другое связано с образованием спор и восстановлением гаплоидной фазы.

Пример: У ламинарии крупный диплоидный спорофит чередуется с микроскопическими гаметофитами.

Важно: Смена n и 2n сама по себе ещё не означает чередование двух многоклеточных поколений: у спирогиры диплоидна зигота, у фукуса гаплоидны гаметы.

Гаплоидный и диплоидный наборы (n и 2n)

n означает один набор хромосом в ядре, 2n — два соответствующих набора; число клеток или ядер в теле не определяет его плоидность.

Пример: Ветвистое тело кладофоры может иметь клетки с несколькими ядрами; набор хромосом указывают для каждого ядра, а не складывают по всему таллому.

Важно: Удвоение ДНК перед делением не следует автоматически обозначать как переход n → 2n: скопированные хроматиды ещё принадлежат тому же набору хромосом.

Митоз

Деление ядра, при котором после копирования ДНК дочерние ядра обычно получают тот же набор хромосом, что исходное ядро до копирования.

Пример: Гаплоидная спора ульвы растёт митотическими делениями в гаплоидный таллом; митоз не превращает n в 2n.

Мейоз

Процесс деления с уменьшением числа наборов хромосом из диплоидного состояния в гаплоидное; его положение в цикле нужно устанавливать отдельно.

Пример: У ульвы мейоз связан с образованием спор на спорофите, у спирогиры — с восстановлением гаплоидной фазы после стадии зиготы.

Оплодотворение

Слияние половых клеток и их ядер, при котором объединяются наборы хромосом; в рассматриваемых половых моделях n + n даёт зиготу 2n.

Пример: Две гаметы ульвы совместимых типов слияния образуют одну диплоидную зиготу, а не две независимые споры.

Гаметофит водоросли

Многоклеточная стадия полового цикла, образующая гаметы; в рассматриваемых моделях ульвы и кладофоры её ядра гаплоидны.

Пример: У Ulva mutabilis таллом n образует гаметы n; для этого не требуется ещё раз делить набор n пополам.

Спорофит водоросли

Многоклеточная стадия полового цикла, связанная с образованием спор; в моделях ульвы и кладофоры это диплоидный таллом с мейотическим образованием спор.

Пример: У Cladophora rupestris спорофит внешне похож на гаметофит, но образует мейотические зооспоры, а не гаметы.

Важно: У нори связь признаков поколения с моментом мейоза сложнее: конхоспора начинает программу развития пластинки до завершения редукции.

Спора водоросли

Клетка размножения или расселения, которая в рассматриваемом пути может развиться в организм без слияния с другой клеткой; происхождение и плоидность спор различаются.

Пример: Зооспора ульвы в половом цикле гаплоидна, а карпоспора нори после оплодотворения диплоидна; слово «спора» не означает автоматически n.

Зооспора

Подвижная спора, передвигающаяся с помощью жгутиков; её не нужно сливать с другой клеткой для развития в новый таллом.

Пример: Зооспора Cladophora rupestris в выбранном цикле образуется после мейоза и имеет четыре жгутика.

Жгутик

Тонкий подвижный клеточный вырост эукариотической клетки, работа которого помогает движению клетки в воде.

Пример: Гаметы ульвы имеют жгутики, а автоспоры хлореллы и спермации красной водоросли в нашем разборе их не имеют.

Спорангий

Клетка или специализированная структура, в которой формируются споры; название не указывает само по себе ни на мейоз, ни на плоидность спор.

Пример: У кладофоры конечная клетка ветви спорофита может функционировать как зооспорангий; у хлореллы материнская клетка становится автоспорангием.

Гаметангий

Клетка или специализированная структура, в которой формируются гаметы; у разных водорослей гаметангии устроены по-разному.

Пример: У кладофоры гаметообразующей становится клетка таллома, у хары половые структуры многоклеточные и имеют защитную оболочку.

Изоморфное чередование поколений

Чередование гаметофита и спорофита, которые имеют сходное внешнее строение, хотя различаются наборами хромосом и репродуктивной функцией.

Пример: По фотографии обычного таллома Ulva mutabilis без данных о репродуктивных клетках нельзя надёжно выбрать между n и 2n.

Гаплонтный цикл

Организация полового цикла, в которой вегетативное тело гаплоидно, а диплоидная стадия представлена зиготой; отдельного многоклеточного спорофита нет.

Пример: Нить спирогиры и многоклеточная хара в разобранных моделях имеют n; зигота возникает после слияния двух гаплоидных ядер.

Гаплодиплонтный цикл

Организация полового цикла с многоклеточными гаплоидной и диплоидной стадиями, между которыми находятся оплодотворение и восстановление n при мейозе.

Пример: В обычном половом пути Ulva mutabilis есть самостоятельные талломы n и 2n, а не только кратковременная диплоидная зигота.

Тип совместимости гамет

Наследственно определяемая характеристика, от которой зависит возможность слияния половых клеток; внешне похожие гаметы могут иметь разные типы.

Пример: В модели Ulva mutabilis гамета «+» сливается с совместимой гаметой «−»; эти обозначения не означают электрический заряд.

Партеногенетическое развитие у водорослей

Начало развития нового организма из половой клетки без её слияния с другой гаметой; набор последующего таллома нужно устанавливать для конкретного пути.

Пример: У Ulva mutabilis несросшаяся гамета может начать развитие; нельзя автоматически подписать её потомство 2n как после обычного оплодотворения.

Вегетативное размножение (фрагментация)

Развитие новых организмов из отделившихся жизнеспособных участков тела без слияния гамет; при фрагментации таллом разделяется на части.

Пример: Сохранивший живые клетки участок нити спирогиры продолжает расти; это не образование диплоидной зигоспоры.

Клеточная стенка водоросли

Наружная по отношению к плазматической мембране опорная оболочка клетки; её состав и строение отличаются у разных групп водорослей.

Пример: Дочерние клетки хлореллы получают собственные стенки внутри материнской; затем материнская стенка разрывается.

Хлоропласт

Фотосинтезирующая пластида эукариотической клетки с пигментами и внутренними мембранами; число и форма хлоропластов зависят от организма.

Пример: Спирально расположенные лентовидные хлоропласты внутри клеток дали спирогире её название; это не спиральные ветви таллома.

Автоспора

Неподвижная дочерняя клетка бесполого размножения, которая формируется внутри материнской и уже напоминает уменьшенную вегетативную клетку.

Пример: В учебном случае одна клетка Chlorella vulgaris даёт четыре автоспоры, каждая с собственной стенкой и без жгутиков.

Важно: Четыре — выбранный пример, а не постоянное число для всех клеток и условий культуры.

Автоспорангий

Материнская клетка с оболочкой, внутри которой созревают автоспоры; после их освобождения дочерние клетки живут самостоятельно.

Пример: Зелёный шар с четырьмя дочерними клетками внутри на схеме хлореллы — автоспорангий, не четырёхклеточная зигота.

Конъюгация спирогиры

Половой процесс, при котором безжгутиковое содержимое двух клеток выступает как гаметы, соединяется через канал и после слияния ядер образует зиготу.

Пример: При лестничной конъюгации между параллельными нитями появляются перемычки, по которым содержимое одной клетки переходит к другой.

Важно: Это не бактериальная конъюгация — передача участка ДНК без образования такой зиготы.

Конъюгационный канал

Временный проход, образующийся между участвующими в половом процессе клетками спирогиры и позволяющий соединить их содержимое.

Пример: На готовом препарате две нити могут напоминать лестницу: боковые стороны — нити, перекладины — конъюгационные каналы.

Зигоспора спирогиры

Зигота с утолщённой защитной стенкой, образующаяся после слияния гамет и ядер; она переживает покой, прежде чем восстанавливается гаплоидная фаза.

Пример: В типовой схеме спирогиры ядро зигоспоры 2n даёт при мейозе четыре ядра n, но три дегенерируют и развивается одна новая нить.

Ризоид хары

Нитевидная структура таллома, помогающая прикреплению к субстрату; она не является настоящим корнем сосудистого растения.

Пример: Хара удерживается в донном грунте ризоидами, хотя внешне её тело напоминает побег с мутовками веточек.

Мутовка веточек хары

Расположение нескольких коротких веточек вокруг одного участка главной оси таллома; эти веточки не следует приравнивать к листьям наземного растения.

Пример: На схеме хары от одной точки оси расходятся несколько веточек, а не одна длинная спиральная нить.

Антеридий хары

Многоклеточная мужская половая структура с оболочкой, внутри которой формируются подвижные мужские гаметы — сперматозоиды.

Пример: У Chara braunii на талломе n образуются антеридии; сперматозоид n плывёт к женской половой структуре.

Оогоний хары

Женская половая структура с одной неподвижной яйцеклеткой и окружающими защитными клетками, расположенными спирально.

Пример: Оплодотворение яйцеклетки внутри оогония даёт зиготу; сам оогоний до оплодотворения не является семенем или плодом.

Оогамия

Половой процесс со слиянием крупной неподвижной женской гаметы — яйцеклетки — и отличающейся от неё мужской гаметы.

Пример: У хары мелкий подвижный сперматозоид сливается с яйцеклеткой, остающейся в оогонии.

Ооспора хары

Покоящаяся зигота, возникающая после оплодотворения яйцеклетки и образования устойчивой оболочки; это не семя наземного растения.

Пример: В гаплонтной модели Chara braunii зигота имеет 2n, а новое многоклеточное тело развивается после восстановления n.

Протонема хары

Начальная нитевидная структура развития, из которой возникает новый таллом хары; одновременно формируется ризоидная часть.

Пример: Протонема n после прорастания покоящейся стадии даёт ось с веточками; она не является отдельным диплоидным спорофитом.

Клубенёк хары

Небольшое многоклеточное образование с запасными веществами, способное у некоторых видов хары сохраняться и давать новый таллом без оплодотворения.

Пример: У Chara aspera клубеньки на ризоидах участвуют в вегетативном размножении; этот частный способ не приписывают автоматически Chara braunii.

Спермаций красной водоросли

Неподвижная мужская гамета без жгутиков, переносимая водой к женской половой клетке в рассматриваемом цикле нори.

Пример: Спермаций n у Neopyropia yezoensis не плывёт сам, в отличие от жгутикового сперматозоида хары.

Карпогоний

Женская половая клетка или структура красной водоросли, участвующая в оплодотворении; в выбранной модели её гаплоидное ядро сливается с ядром спермация.

Пример: На пластинке нори n находятся карпогонии; после оплодотворения из соответствующих клеток образуются карпоспорангии.

Карпоспорангий

Спорообразующая структура, развивающаяся после оплодотворения; у выбранного вида нори она образует диплоидные карпоспоры на пластинчатом талломе.

Пример: Карпоспорангий не означает, что вся гаплоидная пластинка нори стала диплоидной: 2n относится к потомкам оплодотворённой клетки.

Карпоспора нори

Неподвижная диплоидная спора, формирующаяся после оплодотворения в выбранном половом цикле и дающая нитчатую стадию конхоцелиса.

Пример: Карпоспора 2n у Neopyropia yezoensis развивается без нового слияния гамет; её происхождение уже связано с предыдущим оплодотворением.

Конхоцелис

Микроскопическая разветвлённая нитчатая стадия жизненного цикла ряда бангиевых красных водорослей; в выбранном половом пути нори она диплоидна.

Пример: Конхоцелис Neopyropia yezoensis может развиваться в известковых раковинах; он не похож на заметную пластинку n.

Конхоспорангий

Специализированная спорообразующая ветвь на стадии конхоцелиса, из которой освобождаются конхоспоры; её нельзя путать с карпоспорангием на пластинке.

Пример: В половом пути Neopyropia yezoensis конхоспорангий связан с диплоидной фазой; редукция набора завершается при раннем прорастании вышедшей конхоспоры.

Конхоспора

Неподвижная клетка расселения, выходящая из конхоспорангия и начинающая развитие пластинки; в выбранной модели нори её исходное ядро ещё не завершило редукцию 2n → n.

Пример: У Neopyropia yezoensis мейоз связан с ранними делениями проростка конхоспоры, после которых формируется гаплоидная пластинка.

Важно: Не следует называть каждую только что вышедшую конхоспору уже гаплоидной по аналогии с мейотической зооспорой ульвы.

Моноспора нори

Неподвижная спора бесполого воспроизведения пластинчатой стадии, которая у выбранного вида может дать новую гаплоидную пластинку без оплодотворения.

Пример: Пластинка Neopyropia yezoensis n → моноспора n → новая пластинка n — боковой бесполый путь, а не весь половой цикл.

Первичный продуцент

Организм, создающий органическое вещество из неорганического углерода с помощью внешнего источника энергии, часто света.

Пример: Морские водоросли формируют основу многих прибрежных пищевых сетей.