Водоросли представляют группу слоевцовых растений, объединенную способностью к фотосинтезу. Большинство водорослей — растения, живущие в воде, но есть немало и приспособившихся к жизни вне воды, при более или менее обильном, хотя бы и эпизодическом, увлажнении. В систематическом отношении они делятся на 10 самостоятельных отделов, различающихся по происхождению, окраске, а у некоторых — и по организации клетки.
Структура водорослей. Большое морфологическое разнообразие вегетативного тела водорослей можно свести в несколько категорий, образующихся по возрастанию сложности. Такие ряды повторяются в различных по происхождению отделах водорослей и по общепринятому мнению отражают главнейшие ступени морфологической эволюции. Ввиду этого считают вероятным, что эволюция водорослей протекала в виде независимых, но более или менее параллельных рядов.
Простейшая структура — монадная — характеризуется наличием у клеток жгутиков, обусловливающих активное движение. Форма клеток большей частью продолговато-овальная. Водоросли монадной структуры могут быть одноклеточные или колониальные. Жгутики обычно (но не у всех) отходят от переднего конца клетки. Электронно-микроскопическими наблюдениями установлено, что жгутик образован 11-ю двойными волоконцами, из которых одно находится в центре, другие — по периферии; с поверхности жгутик покрыт сократимой плазмой. В цитоплазме клетки в основании жгутика находится так называемое базальное тельце в виде зернышка, которое у многих форм особой нитью связано с клеточным ядром. Жгутики большей частью направлены вперед, по движению клетки. Для многих монадных форм характерно наличие красного глазка, или стигмы . Глазок, или стигма, представляет пигментное пятно красного цвета на переднем, несущем жгутики конце клетки, реже он занимает иное положение. Строение глазка разнообразно. В наиболее сложном случае в глазке различают две части: переднюю, неокрашенную, двояковыпуклую (аналогична хрусталику глаза), и заднюю, более или менее чашевидную, содержащую пигмент, близкий к каротину. Глазок служит акцептором света, ориентирующим движение клетки (фототаксис).
Немногие простейшие водоросли имеют амебоидную (ризоподиальную) структуру. В этом случае клетки лишены твёрдой оболочки, не имеют жгутиков и передвигаются, как амебы, выпуская псевдоподии разной формы — толстые, короткие, тонкие, длинные. Такая структура есть у немногих водорослей (незеленых).
Пальмеллоидная структура — соединение нескольких клеток, погруженных в общую слизь, но независимых друг от друга. Эта структура может быть или постоянной, или временной.
Коккоидная структура — неподвижные клетки, одиночные или объединенные в колонии разной формы (но не нитчатые); распространена широко.
Нитчатая (трихальная) структура характеризуется соединением безжгутиковых клеток в простые или разветвленные нити. Клетки обычно одинаковые, но иногда выделяются базальные, служащие для прикрепления, и верхушечные клетки.
Пластинчатая структура — тело водоросли представляет пластинку из клеток, расположенных в один и более слоев. При делении клеток в трех направлениях пространства могут возникать паренхиматические структуры разнообразных внешних форм.
Сифональная , или сифоновая, структура — водоросли формально одноклеточные, но клетки очень крупные (иногда до нескольких десятков сантиметров). Единый протопласт содержит огромное число ядер.
Размножение. Вегетативное размножение у одноклеточных водорослей происходит делением клеток, у колониальных — распадением колоний или образованием новых колоний внутри материнской особи (вольвоксовые, многие протококковые); у нитчатых водорослей — случайным разрывом нитей или распадением их на небольшие участки; у немногих водорослей образуются специальные органы вегетативного размножения (клубеньки у харовых и ДР.).
Бесполое размножение у водорослей осуществляется образованием специальных клеток — спор, как правило, покидающих материнскую клетку. У большинства они подвижны, имеют монадную структуру, не одеты оболочкой и называются зооспорами; образуются они по нескольку, по многу, реже по одной в зооспорангиях, большей частью не отличающихся, реже (например, у бурых водорослей) отличающихся от вегетативных клеток. Зооспоры после непродолжительного движения теряют жгутики, выделяют клеточную оболочку и прорастают в новую водоросль. У ряда водорослей споры бесполого размножения неподвижны (не имеют жгутиков); они носят общее название — апланоспор.
У водорослей различают следующие формы полового процесса: хологамию — слияние двух одноклеточных особей; изогамию , при которой сливаются специально вырабатываемые водорослью голые жгутиковые половые клетки — гаметы, одинаковые по величине и строению; гетерогамию с участием в половом акте, как и в предыдущем случае, подвижных гамет, но разной величины (более крупную считают женской); оогамию — в этом случае относительно крупная неподвижная клетка (яйцо, яйцеклетка) оплодотворяется подвижной жгутиковой мужской гаметой — сперматозоидом. Есть еще особая форма полового процесса — конъюгация , когда две вегетативные клетки соединяются направленными друг к другу выростами и протопласты этих клеток сливаются через копуляционный канал. Клетки водоросли, в которых вырабатывается гамета, обозначают общим названием гаметангиев. Гаметангии оогамного полового процесса именуют оогониями (вырабатывающие яйцеклетки) и антеридиями (производящие сперматозоиды).
Если копулируют друг с другом гаметы, развившиеся на одной особи, то такие виды водорослей называют гомоталличными’; если копулировать могут только гаметы, развившиеся на разных особях, то такие виды называют гетероталличными. Внешних морфологических отличий у гетероталличных особей разных полов не бывает, и если их гаметы тоже неразличимы (изогаметы), то такие особи, различающиеся лишь физиологически, по полу, обозначают как + (плюс) и — (минус) особи (соответственно: + (плюс) и— (минус) гаметы). Продукт полового процесса во всех случаях — зигота. Она покрывается оболочкой и прорастает: или немедленно у морских водорослей, или (главным образом у пресноводных) после периода покоя. Прорастание зиготы состоит либо в развитии прямо из нее нового растения, либо в образовании зооспор, из которых развивается новое поколение особей.
Слияние клеточных ядер в половом процессе влечет за собой образование диплоидного ядра. Переход от диплоидного числа хромосом к гаплоидному совершается, как известно, во время редукционного деления водорослей. Редукционное деление в разных систематических группах происходит в различные моменты их жизненного цикла. У одних водорослей правильное чередование бесполого поколения (спорофита) и полового (гаметофита), а также редукционное деление происходит, как у высших растений перед образованием на спорофите спор. У очень многих водорослей первое деление ядра в зиготе редукционное, и поэтому весь жизненный цикл водорослей происходит в гаплоидной фазе; диплоидна лишь зигота, в.этом случае говорят не о чередовании поколений, а лишь о смене ядерных фаз. Одна лишь смена ядерных фаз, без чередования поколений, имеет место и в случае, противоположном предыдущему, когда жизнь всей водоросли проходит в диплоидной фазе и гаплоидны лишь гаметы, перед образованием которых происходит редукционное деление.
Подавляющее большинство водорослей обитает в воде, где они находятся во взвешенном состоянии или свободно плавают в верхних слоях воды, входя в состав планктона, а другие, входя в состав бентоса, прикрепляются ко дну или к разным подводным предметам, реже свободно лежат на дне. Немногие водоросли живут на суше — на стволах деревьев, на почве; ряд водорослей типичных обитателей водной среды могут встречаться в воде и во влажной почве.
Отделы: