Bei den Grünalgen gibt es eine große Formenvielfalt. Grünalgen sind in nahezu allen Organisationsstufen vertreten. Manche Algenarten bestehen nur aus einer Zelle, die begeißelt (z. B. Chlamydomonas) oder unbegeißelt (z. B. Chlorella) sein kann.
Andere bilden Kolonien aus einer bestimmten Anzahl gleichartiger Zellen (z. B. Eudorina, Zackenrädchen). Die Kolonien sind von einer gallertartigen Substanz umgeben, welche von den einzelnen Zellen produziert wird.
Zellen einer Kolonie zeichnen sich dadurch aus, dass jede Einzelzelle alle Funktionen (Ernährung, Bewegung, Wachstum, Fortpflanzung) ausführen kann.
Wieder andere Algen sind aus vielen Zellen aufgebaute Organismen, deren Zellen sich in Bau und Funktion unterscheiden. Die vielzelligen Grünalgen können, z. B.: einen Zellfaden bilden, wie die Kraushaaralge (Ulothrix), flächig aufgebaut sein, wie der Meersalat (Ulva) oder eine Hohlkugel bilden, wie z. B. die Wimperkugel (Volvox).
Grünalgen pflanzen sich ungeschlechtlich und/oder geschlechtlich fort. Die ungeschlechtliche
Fortpflanzung kann erfolgen durch Zellteilung, durch Zoosporen (ungeschlechtliche Schwärmsporen) oder durch Zerfall des Zellkörpers, deren Stücke wieder zu einem vollständigen Organismus nachwachsen.
Zur geschlechtlichen
Fortpflanzung werden Geschlechtszellen (Gameten, Ei- und Schwärmzellen) gebildet, die miteinander zur Zygote verschmelzen. Innerhalb der Grünalgen kommen drei verschiedene Differenzierungsformen der Geschlechtzellen vor:
Isogamie: Die beiden verschmelzenden Geschlechtszellen sind durch Geißeln beweglich und stimmen in Form und Gestalt vollkommen überein (Isogameten).
Anisogamie: Die durch Geißeln beweglichen Geschlechtszellen sind ungleich groß. Es vereinigt sich jeweils eine kleine und eine große Geschlechtszelle zu einer Zygote.
Oogamie: Es vereinigt sich eine kleine, durch Geißeln bewegliche Geschlechtszelle mit einer großen unbegeißelten, unbeweglichen Geschlechtszelle (Eizelle).
Bei der einzelligen, unbegeißelten Chlorella, die einen Durchmesser von ca. 20 Mikrometer hat, ist bisher nur eine ungeschlechtliche Vermehrung bekannt. Zur Fortpflanzung bilden sich in der Chlorellazelle Tochterzellen (Autosporen), die heranwachsen und die durch Zerfall der Mutterzelle frei werden.
Die ungeschlechtliche Vermehrung erfolgt durch Teilung (Teilung des Zellkerns und der Zellmasse – Mitose). Durch zwei aufeinander folgende mitotische Teilungen entstehen aus der Mutterzelle vier genetisch identische Tochterzellen.
Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung werden unterschiedliche Formen von Geschlechtszellen gebildet. Es folgt die Verschmelzung entweder von zwei gleichen zweigeißeligen Geschlechtszellen oder von ungleichen Ei- und Schwärmzellen. Daraus entsteht jeweils eine Zygote, die bei schlechten Bedingungen in ein Dauerstadium übergehen kann. Bei guten Bedingungen erfolgt nach einer Reifezeit die Bildung von vier Tochterzellen (durch Meiose).
Die Alge Eudorina besteht aus 32 gleich gebauten Zellen, die von einer zarten Gallertschicht zusammengehalten werden. Sie bilden eine ovale Kolonie. Die Gallerthülle bietet einen Schutz gegen Umwelteinflüsse. Alle Zellen in dieser Grünalge, die ähnlich wie eine Chlamydomonas aufgebaut sind, haben die gleichen Funktionen. Jede dieser Einzelzellen kann sich ernähren und wächst, dient der Fortpflanzung und Bewegung – sie ist auch einzeln lebensfähig. Die Vermehrung läuft, wie bei Chlamydomonas durch Teilung ab, jede Zelle bildet durch Zellteilung Tochterkolonien. Zuweilen erfolgt eine geschlechtliche Fortpflanzung. Dann wandeln sich die Zellen der Kolonie zu Geschlechtszellen um.
Die Wimperkugel (Volvox) besteht aus etwa 20 000 Zellen, die durch Plasmafäden (Plasmabrücken) miteinander verbunden sind und eine millimetergroße, mit Schleim ausgefüllte Hohlkugel bilden. Die Zellen unterscheiden sich jedoch im Bau und in der Funktion voneinander, es hat eine Zelldifferenzierung stattgefunden. Daran erkennt man, dass die Wimperkugel ein Vielzeller ist. Es gibt Geißelzellen und Fortpflanzungszellen mit unterschiedlichen Funktionen. Die Geißelzellen tragen je zwei Geißeln und besitzen einen Chloroplasten. Sie ermöglichen die Bewegung, die Ernährung von anorganischen Stoffen (autotrophe Ernährung) und den Aufbau körpereigener organischer Stoffe. Der Fortpflanzung dienen die Fortpflanzungszellen.
Zur geschlechtlichen Fortpflanzung bildet die Wimperkugel Ei- und Schwärmzellen. In der Wand der Hohlkugel werden einige Zellen zu großen unbeweglichen Eizellen, in anderen entstehen durch Vielzellteilung kleine bewegliche, mit Geißeln versehene Spermatozoiden (Schwärmzellen). Die Schwärmzellen werden ins Wasser entlassen und gelangen zur unbeweglicehn Eizelle. Aus der befruchteten Eizelle (Zygote) entsteht eine neue Wimperkugel.
Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung entstehen aus größeren Zellen der Wimperkugel durch Zellteilungen in das Inneren der Hohlkugel hinein Tochterkugeln. Die Tochterkugeln wachsen in der Mutterkugel heran. Nach dem Zerfall der Mutterkugel gelangen die Tochterkugeln ins Freie und wachsen zu je einer neuen Mutterkugel heran.
Die Zellfäden der Kraushaaralge bilden sich beim Heranwachsen der Alge, da sich die Zellen immer nur in eine Richtung teilen und sich die Tochterzellen dabei nicht voneinander trennen. Sie sitzt mit einer Haftzelle auf dem Untergrund fest und lebt im Süßwasser. Kommt es beim Wachstum zu Quer- und Längsteilungen der Zellen, entstehen wie beim Meersalat Zellflächen. Der Meersalat kommt im Meerwasser vor und ist ähnlich wie die Kraushaaralge mit einer Haftscheibe auf Steinen festgewachsen. Die Kraushaaralge kann sich ungeschlechtlich und geschlechtlich vermehren.
Die ungeschlechtliche Fortpflanzung erfolgt durch die Bildung mehrerer viergeißeliger Zoosporen in einer der Fadenzellen. Die Zoosporen gelangen durch Poren ins Freie und wachsen anschließend zu neuen Fäden aus.
Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung entstehen in einer der Fadenzellen kleine, zweigeißelige Gameten (Geschlechtszellen), die ins Wasser entlassen werden. Verschmelzen zwei dieser Gameten so entsteht eine Zygote. Diese bildet bei ungünstigen Bedingungen ein Dauerstadium. Bei günstigen Bedingungen erfolgt die Keimung mit einer Reduktionsteilung (Meiose), es entstehen viergeißelige Zoosporen, die jeweils zu einem neuen Zellfaden auswachsen. (Im Entwicklungszyklus der Kraushaaralge wechselt eine fadenförmige, vielzellige haploide Generation (Gametophytengeneration, der sichtbare Zellfaden) mit einer diploiden Generation (Sporophytengeneration) ab, die jedoch aus nur einer Zelle besteht, der Zygote.)
Beim vielzelligen Meersalat wechselt ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung ab. Aus bestimmten Sporen entstehen "weibliche", aus anderen Sporen "männliche" Formen des Meersalats. Diese bilden jeweils spezifische Geschlechtszellen (Gameten). Verschmelzen zwei verschieden geschlechtliche Geschlechtszellen miteinander entsteht aus der Zygote ein Meersalat, der wieder Sporen bildet. (Isomorpher Generationswechsel: Die Generationen sind äußerlich nicht unterscheidbar.)
Spirogyra spec. (Schraubenalge) ist eine vielzellige Grünalge und gehört zu den Jochalgen (Conjugatae oder Zygnematophyceae). Sie besitzt keine Geißeln oder Wimpern, aber einen bis zwei große schraubenförmige gestreckte (daher der Name Schraubenalge) Chloroplasten in jeder Zelle. Sie ist fadenförmig und unverzweigt. Die Fäden wachsen durch Streckung und Querteilung aller Zellen in die Länge; alle Zellen sind gleichwertig. Die glatten, porenlosen Cellulosewände verschleimen oberflächlich.
Die geschlechtliche (sexuelle) Fortpflanzung verläuft bei der Schraubenalge folgendermaßen: Es lagern sich zwei getrennt geschlechtliche Fäden aneinander und tauschen durch Jochbildung entweder Zellinhalte mit Genmaterial aus, oder verschmelzen ganz. Zuvor haben sich normale Zellen in Geschlechtszellen umgewandelt. Während der Anlagerung bilden die jeweils gegenüberliegenden Zellen Papillen aus, die aufeinander zu wachsen und einen Verbindungskanal (Jochbildung) bilden. Der „männliche" Protoplast wandert zum „weiblichen" Protoplasten und sie verschmelzen. Daraus bildet sich die Zygote, die nach Meiose zu einer Keimzelle auswächst, die durch Zellteilungen wieder einen Zellfaden bildet.
Die ungeschlechtliche Fortpflanzung erfolgt durch Zellteilung (Mitose), es entstehen lange gleichgeschlechtliche Fäden.