• Spirogyra ist eine Grünalge der Klasse der Chlorophyceae. Die Gattung Spirogyra umfasst mehr als 300 Arten und die meisten von ihnen sind frei schwebende Algen. Einige Arten wie S. rhizopus, S. dubia usw. werden jedoch mittels Rhizoiden am Substrat befestigt.

Lebensraum: sie schwimmen häufig in Süßwasserressourcen wie Teichen, Seen, Gräben usw. und einige sind auch in langsam fließenden Bach oder Fluss gefunden.

Struktur von Spirogyra

• Die vegetative Struktur oder der Pflanzenkörper ist als Thallus bekannt. Thallus ist eine unverzweigte mehrzellige filamentöse Struktur, die durch Anordnung zylindrischer Zellen Kopf an Kopf in einer einzigen Reihe gebildet wird.
  

  

Abbildung: Thallus von Spirogyra

Jede Zelle ist von einer Zellwand bedeckt. Die Zellwand ist doppellagig, die äußere Schicht besteht aus Pektin und die innere Schicht besteht aus Cellulose. Außerhalb der Zellwand befindet sich eine Schleimhautschicht, die den Organismus rutschig macht. Daher werden sie allgemein als Wasserseide bezeichnet, da sie von Natur aus schleimig sind. Das Protoplasma besteht aus Plasmamembran, Zytoplasma, Kern und großer zentraler Vakuole. Plasmamembran ist semipermeabel in der Natur. Zytoplasma sind in Richtung Peripherie aufgrund der Anwesenheit von zentralen großen Vakuole verteilt. Vakuole ist mit Flüssigkeiten gefüllt. Jede Zelle enthält einen oder mehrere spiralförmig gewickelte bandartige Chloroplasten zur Peripherie hin im Zytoplasma und einen runden zentralen Kern. Die Gattung erhielt ihren Namen Spirogyra aufgrund des spiralförmigen Chloroplasten. Kleine abgerundete oder kugelförmige Strukturen in Chloroplasten sind als Pyrenoide bekannt, die Stärke speichern.

Abbildung: Die Struktur von Spirogyra

Reproduktion in Spirogyra

Spirogyra reproduzieren sich mit folgenden Methoden

• Vegetative Reproduktion: Fragmentierung
• Asexuelle Reproduktion: Bildung von Akineten, Aplanosporen und Zygosporen
• Sexuelle Reproduktion: Konjugation durch Zygosporen

Vegetative Vermehrung in Spirogyra:

Es erfolgt durch Fragmentierung. Es ist die übliche Art der Fortpflanzung in Spirogyra. Jede mechanische Beschädigung des Filaments oder der Tod einer Interkalarzelle kann zu einer Fragmentierung führen. Jedes Fragment mit wenigen lebenden Zellen kann durch wiederholte Zellteilung zu neuem Filament heranwachsen.

Asexuelle Fortpflanzung in Spirogyra:

Es ist eine sehr seltene Art der Fortpflanzung. Es tritt normalerweise unter ungünstigen Bedingungen auf, wenn Spirogyra asexuelle Sporen produziert. Es werden zwei Arten von asexuellen Sporen gebildet – Akineten und Aplanosporen.

i) Akineten: Es ist eine dickwandige Ruhespore, die unter ungünstigen Bedingungen bei einigen Arten von Spirogyra wie S. farlowii gebildet wird. Wenn die Umweltbedingungen für den Organismus hart werden, verlieren einige vegetative Zellen des Filaments Wasser und werden geschrumpft und gerundet. Sie legen auch dicke Wand um und wirken als Ruhe Spore. Bei Rückkehr des günstigen Zustands keimen Akineten zu neuem Filament.

ii) Aplanospore: Es ist eine dünnwandige unbewegliche asexuelle Spore, die unter ungünstigen Bedingungen von mehr als 20 Spirogyra-Arten produziert wird. Vegetative Zelle nach dem Verlust von Wasser aufgerundet, sezernieren dünne Wand um und entwickeln sich zu Sporen. Einzelne Aplanospore in Einzelzelle gebildet. Aplanosporen werden nach dem Zerfall des Mutterfilaments freigesetzt und keimen bei Ankunft eines günstigen Zustands zu neuem Filament

iii) Azygospore: Es ist auch als Parthenospore bekannt: Bei einigen Arten wie S.rhizoides, S. mirabilis usw. aufgrund des physiologischen Zustands können Gameten nicht verschmelzen und verhalten sich wie Sporen.

Sexuelle Fortpflanzung in Spirogyra:

Es tritt normalerweise durch Konjugation der Zygosporenbildung während eines günstigen Zustands auf. Konjugation ist der Prozess der Fusion von zwei Gameten, die von zwei entgegengesetzten Stämmen produziert werden. Ein Stamm, der Gameten spendet, wird als männlich bezeichnet, während der andere als weiblich bezeichnet wird. Die beiden produzierten Gameten sind morphologisch ähnlich und werden als Isogameten bezeichnet. Morphologisch gesehen ist die Fortpflanzung isogam. Zum Zeitpunkt der Konjugation werden männliche Gameten jedoch aktiv und beweglich und weibliche Gameten passiv und nicht beweglich, so dass die physiologische Reproduktion anisogam ist.

In Spirogyra ist die sexuelle Fortpflanzung von zwei Arten

• i) Skalariform: Sie findet zwischen den Zellen zweier verschiedener Filamente entgegengesetzten Stammes statt. Zum Zeitpunkt der Konjugation werden zwei entgegengesetzte Stämme zueinander hingezogen und liegen parallel in engem Kontakt unter einer gemeinsamen Schleimhülle. Die Zelle des Filaments verhält sich wie Gamentangien und produziert ein röhrenförmiges Auswuchs namens Papillen. Die Papillen verlängern sich und verschmelzen durch das vordere Ende mit Papillen des gegenüberliegenden Filaments, die ein Konjugationsrohr bilden. Das Konjugationsröhrchen ist eine hohle Struktur, die als Enzymzytase in der Wand gebildet wird, die die beiden Papillen verbindet. Mehrere Konjugationsröhrchen können entlang der Länge des Filaments erscheinen, was ein leiterähnliches Aussehen ergibt. Diese Konjugation ist also als skalariforme Konjugation bekannt. Gleichzeitig verliert der Protoplast der konjugierenden Zelle Wasser, sammelt Stärke an und fungiert als Gamete. Unter zwei Gameten ist der männliche Gamet beweglich und aktiv, während der weibliche Gamet stationär ist. Männliche Gamete quetscht sich durch Konjugationsröhre und geht in ein anderes Filament über und wird mit weiblichen Gameten verschmolzen, die Zygote bilden. Die Zygote produzieren dicke Wand um sie herum bilden Zygospore. Ein Filament bildet eine Reihe von Zygosporen, während andere Filamente frei werden. Zygosporen keimen unter geeigneten Bedingungen zu neuem Filament.
  

  

• ii) Laterale Konjugation: Sie tritt zwischen den Zellen desselben Filaments unter homothallischen Arten von Spirogyra auf. A) Indirekte laterale Konjugation: Bei dieser Methode entwickeln zwei benachbarte Zellen desselben Filaments laterales Auswuchs. Aufgrund des lateralen Auswuchses und enzymatischer Aktivitäten bricht das Septum zwischen den Zellen und bildet ein Konjugationsrohr. Der männliche Gamete bewegt sich durch die Konjugationsröhre und fusioniert mit dem weiblichen Gameten, der Zygote oder Zygospore bildet, die sich zu neuem Filament entwickeln.
• b) Direkte laterale Konjugation: Es ist primitive Art der Konjugation, die bei wenigen Arten vorkommt. Bei diesem Typ werden die unteren Zellen der beiden benachbarten Zellen vergrößert und bilden tonnenförmige weibliche Gameten, während sich andere wie männliche Gameten verhalten. Die männlichen Gameten entwickeln ein spitzes Bohrorgan, das mechanisch oder enzymatisch Poren in der Mitte des Septums bildet. Das Protoplasma männlicher Gameten wandert durch die Pore und fusioniert mit weiblichen Gameten, die Zygosporen bilden, die sich unter geeigneten Bedingungen zu neuen Filamenten entwickeln.
  

  

Keimung von Zygosporen in Spirogyra:

• Zygosporen sind dickwandige Sexualsporen. Es ist eine diploide Spore und wird nach dem Zerfall des weiblichen Filaments freigesetzt. Es ist eine ruhende Spore und resistent gegen ungünstige Umgebungsbedingungen. Unter geeigneten Bedingungen keimen Zygosporen. Vor der Keimung teilt sich der diploide Kern der Zygote meiotisch in den haploiden Kern. Drei davon degenerieren und nur einer wird funktionsfähig. Während der keimung äußere wand von sporen absorbieren wasser quillt und platzen aussetzen innere schicht als zylindrische keim rohr. Das Keimrohr teilt sich quer zu einer zweizelligen Struktur. Die untere Zelle bildet Rhizoide und haftet am Substrat, während sich die obere Zelle wiederholt teilt, um ein neues Filament zu bilden. Das Filament löst sich vom Substrat und wird zu frei schwebendem Spirogyra.