Jak se zelené řasy Chlamydomonas rozmnožují za nepříznivých podmínek?

Zelené řasy jsou nejpočetnějšími zástupci řas a patří do rostlinné říše.

Mezi zelenými řasami existují jednobuněčné a mnohobuněčné organismy, které žijí jak ve vodě, tak na vlhkých místech. Životní cykly různých zástupců se od sebe liší.

Zástupci zelených řas jsou Chlorella, Ulva, Chlamydomonas, Ulotrix.

Jednobuněčné zelené řasy

Chlamydomonas

Chlamydomonas žije v mělkých rybnících a kalužích kontaminovaných organickou hmotou. Chlamydomonas je jednobuněčná řasa. Jeho buňka je oválného tvaru, ale jeden z konců je mírně špičatý a má pár bičíků. Bičíky jim umožňují poměrně rychlý pohyb ve vodě tím, že je zašroubují.

Název této řasy pochází ze slov „chlamys“ (oděv starých Řeků) a „monad“ (nejjednodušší organismus). Buňka Chlamydomonas je pokryta pektinovým obalem, který je průhledný a nepřilne těsně k membráně.

Cytoplazma Chlamydomonas obsahuje jádro, světlocitlivé oko (stigma), velkou vakuolu obsahující buněčnou šťávu a pár malých pulzujících vakuol.

Chlamydomonas má schopnost pohybovat se směrem ke světlu (kvůli stigmatu) a kyslíku. To znamená, že má pozitivní fototaxi a aerotaxi. Chlamydomonas proto obvykle plave v horních vrstvách vodních ploch.

Chlorofyl se nachází ve velkém chromatoforu, který má tvar misky. Probíhá zde proces fotosyntézy.

Přestože je Chlamydomonas jako rostlina schopna fotosyntézy, dokáže absorbovat i hotové organické látky přítomné ve vodě. Tuto vlastnost využívají lidé k čištění znečištěných vod.

Chlamydomonas se za příznivých podmínek množí nepohlavně. Současně jeho buňka odhodí bičíky a rozdělí se, čímž vytvoří 4 nebo 8 nových buněk. Díky tomu se Chlamydomonas poměrně rychle množí, což vede k tzv. vodnímu květu.

Za nepříznivých podmínek (chlad, sucho) tvoří Chlamydomonas pod svou schránkou gamety v množství 32 nebo 64 kusů. Gamety vstupují do vody a spojují se v párech. V důsledku toho se tvoří zygoty, které jsou pokryty hustou membránou. V této formě Chlamydomonas snáší nepříznivé podmínky prostředí. Když se podmínky stanou příznivými (jaro, období dešťů), zygota se rozdělí a vytvoří čtyři buňky Chlamydomonas.

Chlorella

Jednobuněčná řasa Chlorella žije ve sladkých vodách a vlhké půdě. Chlorella má kulovitý tvar bez bičíků. Také nemá oko citlivé na světlo. Chlorella je tedy nepohyblivá.

Skořápka chlorelly je hustá a obsahuje celulózu.

Cytoplazma obsahuje jádro a chromatofor s chlorofylem. Fotosyntéza probíhá velmi intenzivně, takže chlorella uvolňuje hodně kyslíku a produkuje hodně organické hmoty. Chlorella je stejně jako Chlamydomonas schopna absorbovat již hotové organické látky přítomné ve vodě.

Chlorella se nepohlavně rozmnožuje dělením.

Pleurococcus

Pleurococcus tvoří zelený povlak na půdě, kůře stromů a skalách. Je to jednobuněčná řasa.

Chromatofor pleurokoka má tvar destičky.

Pleurococcus netvoří pohyblivé spory. Rozmnožuje se dělením buněk na dvě.

Pleurokokové buňky mohou tvořit malé skupiny (4-6 buněk).

Mnohobuněčné řasy

Ulotrix

Ulothrix je zelená mnohobuněčná vláknitá řasa. Obvykle žije v řekách na plochách nacházejících se blízko hladiny vody. Ulothrix má jasně zelenou barvu.

Vlákna Ulothrix se nevětví, na jednom konci jsou připojena k substrátu. Každé vlákno se skládá z několika malých buněk. Vlákna rostou v důsledku příčného buněčného dělení.

Chromatofor v Ulothrixu má vzhled otevřeného kruhu.

Některé buňky filamenta ulothrix tvoří za příznivých podmínek zoospory. Výtrusy mají 2 nebo 4 bičíky. Když se plovoucí zoospora připojí k předmětu, začne se dělit a vytvoří vlákno řas.

V nepříznivých podmínkách je ulothrix schopen pohlavního rozmnožování. V některých buňkách jeho vlákna se tvoří gamety, které mají dva bičíky. Po opuštění buněk se spojí v párech a vytvoří zygoty. Následně se zygota rozdělí na 4 buňky, z nichž každá dá vzniknout samostatnému vláknu řasy.

Jedná se o nejrozsáhlejší oddělení mezi řasami, čítající více než 13 000 druhů. Jsou distribuovány všude: v mořských a sladkých vodách, kalužích, půdě a dokonce i ve váze s květinami nebo sudu s dešťovou vodou.

Oddělení lze zhruba rozdělit do několika skupin podle úrovně organizace:

Oddělení zelených řas

Příklady jednobuněčných, mnohobuněčných a koloniálních řas

Zelené řasy vykazují řadu společných rysů v sexuální a nepohlavní reprodukci. Například u většiny z nich v životním cyklu převažuje haploidní sexuální fáze – gametofyt, a diploidní fázi (sporofyt) představuje pouze jedna buňka – zygota.

Gametofyt plní všechny funkce těla: rozmnožuje se sexuálně i nepohlavně, roste, fotosyntetizuje a hromadí látky.

Vegetativní reprodukce často spojené s mechanickým roztržením řasového těla (thallus) na několik částí, přičemž oddělené části přežívají a volně se pohybují proudem.

Sporulace nebo sporulace je asexuální proces, protože nezahrnuje buněčnou fúzi a genovou rekombinaci. Takové rozmnožování se provádí v příznivém období (v teplých nádržích s dostatečným obsahem látek).

Sexuální reprodukce vzniká za nepříznivých podmínek (když ve vodě není dostatek látek obsahujících dusík nebo za chladného počasí). Hlavním úkolem tohoto typu reprodukce je vytvoření zygoty, která je schopna přežít nepříznivé období, pokrýt se hustou skořápkou a na dlouhou dobu usnout. Kromě toho se během sexuální reprodukce spojují gamety z různých řas stejného druhu, což nakonec povede k novým kombinacím během meiózy zygoty.

Obecné schéma sexuální reprodukce lze znázornit takto:

Vzhledem k tomu, že gametofyt a gamety, které jsou z gametofytu vytvořeny, mají stejnou haploidní sadu chromozomů, není pro jejich vytvoření nutné uchýlit se k redukčnímu dělení (meióze), proto dochází k mitóze, během níž vzniká mnoho genetických kopií původní buňky. jsou vytvořeny.

Gamety ze dvou řas stejného druhu se spojí (dojde k oplodnění), čímž se vytvoří sporofyt (stav schopný produkovat spory). Sporofyt v řase je zygota, nevyvine se z ní zárodek, přezimuje pokrytý hustou schránkou a na jaře z ní redukčním dělením (meiózou) vzniknou čtyři výtrusy s haploidní sadou, každá z vyroste z nich nový gametofyt.

I v rámci jedné rostlinné sekce lze pozorovat širokou škálu forem spor. Například, zoospory Mají tenkou skořápku a jsou schopné pohybu, slouží k šíření řas. Aplanospory pokryté hustou skořápkou a schopné přečkat zimu. Hypnospory Mají velmi hustou skořápku a jsou schopny přežít extrémní podmínky.

Skořápka spor často obsahuje hematochrom – červený pigment, díky kterému lze pozorovat takový jev, jako je „melounový sníh“ – shluk spor chlorelly, který barví sníh.

Někteří zástupci jednobuněčných zelených řas

Chlamydomonas

Jedná se o mikroskopickou řasu, jejíž životně důležitou aktivitu lze pozorovat pouhým okem – její aktivní reprodukce a akumulace v nádrži je jedním z důvodů „kvetení“ vody. Charakteristickým znakem je pohyblivost a přítomnost miskovitého chromatoforu.

Pro ty, kteří skládají jednotnou státní zkoušku z biologie, bude zvláště důležité studovat vývojový cyklus Chlamydomonas.

Rozmnožování Chlamydomonas (sexuálně)

1. Při ochlazení nebo vyčerpání vody (nízká koncentrace solí obsahujících dusík a fosfor) se Chlamydomonas dělí mitózou za vzniku mnoha haploidních gamet uvnitř staré schránky.
2. Mateřská skořápka se rozbije a gamety se uvolní do vody.
3. Ve vodě se nacházejí gamety různých jedinců Chlamydomonas, které se spojují. Dvě haploidní buňky po oplodnění vytvoří diploidní buňku – zygotu (jedinou sporofytovou buňku).
4. Zygota je pokryta hustou skořápkou a přečkává zimu nebo nedostatek solí.
5. Po obnovení normálních podmínek se zygota meiózou rozdělí na čtyři haploidní zoospory, které obsahují různé kombinace charakteristik rodičovských jedinců.
6. Každá zoospora vyroste do dospělého Chlamydomonas.

Zbytek času se Chlamydomonas a další zelené řasy rozmnožují nepohlavně: mitotickým dělením vytvoří dospělá řasa uvnitř staré schránky 2-4 zoospory, čímž rozbije mateřskou skořápku, načež zvětší svou hmotnost a objem a zahájí nové mitotické dělení. .

Vývojový cyklus ostatních jednobuněčných zelených řas je podobný jako u Chlamydomonas. U některých zástupců, například u Chlorelly, však při nepohlavním rozmnožování nevznikají zoospory, ale aplanospory.

Někteří zástupci mnohobuněčných řas

Ulotrix

Ulotrix je mnohobuněčná řasa s vláknitým stélkem. Má chromatofor ve formě otevřeného pásu nebo prstence. Je to mořský zástupce, často připevněný ke kamenům a naplavenému dřevu.

Vývojovému cyklu dominuje haploidní fáze (gametofyt), jako u Chlamydomonas. Proto k jejich reprodukci dochází podobným způsobem.

Vývojový cyklus Ulotrix (pohlavní rozmnožování)

1. Gametofyt Ulothrix (n) tvoří gamety (n) mitózou. Protože redukce chromozomů není nutná.
2. Gameta z jedné ulotrixy splyne s gametou z druhé ulotrixy, dojde k oplození a vzniku diploidního stadia – zygoty, která je stejně jako u Chlamydomonas jedinou sporofytovou buňkou a je nezbytná pouze k přežití v nepříznivých podmínkách, protože je pokrytá s hustou membránou.
3. Po obnovení normálních podmínek prostředí se ze zygoty vytvoří čtyři spory (n), z nichž každá vyklíčí v nový gametofyt.

Reprodukce ulotrixu pomocí spor

Téměř každá buňka ulothrix může tvořit čtyřbičíkové zoospory. Sada chromozomů v nich se neliší od gametofytu, proto, aby vytvořily zoospory, buňky řas podléhají mitóze. Zoospory plní funkci rozptylu druhu, odplouvají od mateřského jedince, přichycují se k zemi a tvoří nový gametofyt.

Spirogyra, muzhozia, zygnema

Tyto řasy patří mezi konjugáty (kohezivy), proto se jim říká kvůli vlastnostem jejich rozmnožování: tyto řasy netvoří jednobuněčná vývojová stádia a rozmnožují se konjugací.

Spirogyra je nejběžnějším členem této skupiny, která je pojmenována podle svého spirálovitého chromatoforu.

Reprodukce Spirogyry

1. Když se dva gametofyty spojí, vytvoří se mezi nimi vazba.
2. Obsah buňky jednoho gametofytu proudí do buňky sousedního gametofytu a dochází k oplození.
3. Vzniklá diploidní zygota se pokryje membránou a zažije nepříznivé období (například zimu).
4. Na jaře dochází k meióze zygoty, ale nevznikají z ní jednotlivé zoospory, ale hned mladý gametofyt.