Жизненный цикл ламинарии — это чередование двух поколений. Первое — крупный спорофит с двойным набором хромосом (2n): именно его мы видим в море и покупаем как морскую капусту. Второе — микроскопические гаметофиты с одинарным набором (n), мужские и женские. Спорофит образует зооспоры, из зооспор вырастают гаметофиты, гаметофиты дают яйцеклетки и сперматозоиды, после оплодотворения из зиготы снова растёт спорофит. В цикле преобладает спорофит: он намного крупнее и сложнее устроен, чем микроскопические гаметофиты.

Если нужен короткий ответ для урока или контрольной, он такой:

1. Спорофит (2n) — взрослая водоросль.
2. В спорангиях спорофита путём мейоза образуются зооспоры (n).
3. Из зооспор вырастают мужские и женские гаметофиты (n).
4. Гаметофиты образуют гаметы: женский — яйцеклетки, мужской — сперматозоиды.
5. Сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, получается зигота (2n).
6. Из зиготы вырастает новый спорофит.

Схема жизненного цикла ламинарии

Верхняя половина схемы — диплоидная фаза (2n): зигота, молодой и взрослый спорофит. Нижняя — гаплоидная фаза (n): зооспоры, гаметофиты и гаметы. Переход вниз происходит при мейозе, переход наверх — при оплодотворении. Так устроены циклы многих водорослей и наземных растений, поэтому ламинарию часто разбирают в учебниках как пример чередования поколений.

Стадии по порядку

1. Спорофит — взрослая ламинария (2n)

Спорофит — бесполое поколение. У него три части: ризоиды (прикрепительный аппарат, которым водоросль держится за камни), стволик и длинная плоская пластина. Размер зависит от вида и условий: обычно это 1–3 метра, у самых крупных видов спорофит вырастает до 7 метров. Подробнее о строении — в статье «Тело водоросли ламинарии».

У спорофита есть интересная особенность роста. Зона, где делятся клетки, находится между стволиком и пластиной. Стволик живёт несколько лет, а пластина обновляется за счёт роста у её основания: старая часть постепенно разрушается или отделяется, а из зоны роста нарастает новая. У многих видов спорофиты многолетние, но продолжительность жизни зависит от вида и условий.

2. Спорангии и зооспоры (n)

На пластине взрослого спорофита развиваются спорангии — клетки, в которых образуются споры. Внутри спорангия проходит мейоз (за ним следуют обычные деления), поэтому споры получаются гаплоидными (n). Это ключевой момент цикла: здесь двойной набор хромосом уменьшается вдвое.

Споры ламинарии подвижные, их называют зооспорами. У каждой зооспоры два неравных жгутика, которыми она плывёт в воде, пока не осядет на подходящую твёрдую поверхность. Важная деталь: при мейозе образуются зооспоры двух типов — из одних вырастут мужские гаметофиты, из других женские.

3. Гаметофиты — половое поколение (n)

Осевшая зооспора прорастает в гаметофит. Это совсем не похоже на взрослую ламинарию: гаметофит микроскопический, обычно это простая нить из клеток, иногда ветвящаяся. Его размер и ветвление зависят от пола и условий, но разглядеть его можно только под микроскопом.

Гаметофиты раздельнополые: мужской и женский растут как отдельные маленькие организмы. На них образуются половые клетки — гаметы.

4. Гаметы и оплодотворение

На женском гаметофите в оогониях созревают яйцеклетки — крупные и неподвижные. На мужском в антеридиях образуются сперматозоиды — мелкие, с двумя неравными жгутиками. Гаметофит гаплоидный, поэтому гаметы у ламинарии образуются не мейозом, а обычным делением клеток — митозом.

Сперматозоид подплывает к яйцеклетке и сливается с ней. Такой тип полового процесса, когда крупная неподвижная яйцеклетка встречается с мелким подвижным сперматозоидом, называется оогамией. В результате получается зигота с двойным набором хромосом (2n).

5. Зигота и молодой спорофит (2n)

Зигота делится и прорастает в молодой спорофит. Он прикрепляется к грунту ризоидами и постепенно вырастает в ту самую многометровую ленту. Когда спорофит созреет, на его пластине снова появятся спорангии — и цикл замкнётся.

Наборы хромосом на каждой стадии

Для заданий по биологии удобно свести всё в таблицу.

Стадия	Набор хромосом	Как образуется
Спорофит	2n	из зиготы, делением клеток (митоз)
Зооспоры	n	в спорангиях спорофита, мейозом
Гаметофиты	n	из зооспор, митозом
Яйцеклетки и сперматозоиды	n	на гаметофитах, митозом
Зигота	2n	слиянием двух гамет

Запомнить проще всего так: мейоз у ламинарии стоит «перед спорами», а не «перед гаметами». Поэтому споры гаплоидные, а гаметы образуются уже из гаплоидных клеток митозом.

Чем цикл ламинарии отличается от других

От фукуса. Фукус — тоже бурая водоросль, но отдельного гаплоидного поколения у него нет: гаметы образуются прямо на крупной диплоидной особи, и мейоз у него происходит при образовании гамет. У ламинарии же два разных поколения — большое и микроскопическое. Учёные называют её цикл гетероморфным чередованием поколений: «гетеро» здесь значит, что поколения выглядят совсем по-разному.

От мхов. У мха преобладает гаметофит — зелёное растение, которое мы видим, это половое поколение (n), а спорофит (спорогон) — коробочка на ножке, которая растёт на гаметофите. У ламинарии наоборот: главное поколение — спорофит.

От папоротников. Здесь сходство больше всего: у знакомых нам папоротников тоже преобладает спорофит, а гаметофит (заросток) маленький. Но заросток папоротника виден невооружённым глазом, а гаметофит ламинарии — нет.

О месте ламинарии в системе живого есть два взгляда. В школьной традиции водоросли часто рассматривают среди низших растений. В современной систематике бурые водоросли выделяют отдельно от зелёных растений. Разбор этого вопроса — в статье «Ламинария относится к растениям: правда или миф?», а о месте в систематике — «Ламинария относится к водорослям: отдел, вид, группа».

Где проходит этот цикл

Ламинарии растут в холодных прибрежных водах севера Атлантического и Тихого океанов. Они образуют густые заросли — так называемый «пояс ламинарий». Растут они в основном на каменистом дне прибрежной зоны; на какой глубине — зависит от вида, прозрачности воды и места.

Ламинария японская растёт в южных районах Японского и Охотского морей. В Белом и Карском морях встречаются ламинария сахаристая и ламинария пальчаторассечённая. В современной систематике японскую ламинарию с 2006 года относят к роду Saccharina — её латинское название теперь Saccharina japonica, а сахаристую называют Saccharina latissima. В обиходе и в продаже обе по-прежнему называют ламинарией.

Знание жизненного цикла пригодилось людям на практике. На морских фермах молодые спорофиты выращивают на канатах, натянутых в море, а не собирают дикую водоросль со дна.

Частые вопросы

Какое поколение преобладает в жизненном цикле ламинарии? Спорофит (2n). Это и есть взрослая водоросль с ризоидами, стволиком и пластиной. Гаметофит микроскопический.

Как размножается ламинария? В цикле чередуются бесполое и половое размножение. Бесполое — зооспорами, которые образует спорофит. Половое — гаметами, которые образуют гаметофиты. Половой процесс — оогамия.

Где у ламинарии происходит мейоз? В спорангиях спорофита, при образовании зооспор.

Какой набор хромосом у зооспор и гамет ламинарии? Гаплоидный, n. Двойной набор (2n) — только у зиготы и спорофита.

Сколько живёт ламинария? У многих видов спорофит многолетний: стволик живёт несколько лет, а пластина регулярно обновляется. Точный срок зависит от вида и условий.

Источники

• Laminaria — Encyclopaedia Britannica: строение, зона роста, смена пластины, преобладание спорофита, два неравных жгутика у зооспор и сперматозоидов.
• Laminaria — Wikipedia: гетероморфное чередование поколений, мужские и женские зооспоры при мейозе, размеры спорофита и гаметофита, выращивание на канатах.
• Ламинария — Википедия: виды Японского, Охотского, Белого и Карского морей.
• Saccharina japonica — Wikipedia: перенос в род Saccharina в 2006 году.