Способы размножения зеленых водорослей различны. Бесполое размножение водорослей может осуществляется как вегетативно (частями таллома), так и с помощью различных типов спор, таких как зооспоры, апланоспоры, автоспоры. Подвижные споры со жгутиками называют зооспорами, а неподвижные, лишенные жгутиков, - апланоспорами. В тех случаях, когда апланоспоры одеваются оболочкой внутри материнской клетки и принимают все ее отличительные черты, их называют автоспорами.
Большинство видов формирует также половые клетки (гаметы), причем иногда наблюдается регулярное чередование спорового и полового поколений, особи которых могут внешне не отличаться друг от друга. У некоторых видов сливающиеся гаметы морфологически одинаковы (изогамия), но у большинства они делятся на женские и мужские, как у растений и животных <http://zoo.rin.ru>. Даже при внешнем сходстве гамет между ними часто существуют физиологические различия, так что слияние возможно только между гаметами двух половых типов. Определенный шаг вперед представляет дифференциация гамет на более крупные и более мелкие (гетерогамия). У одних видов и мужские и женские гаметы выделяются в воду, где свободно плавают до случайной встречи и слияния. В других случаях подвижна только мужская гамета, а женская окружена особой оболочкой, через <http://zoo.rin.ru/cgi-bin/index.pl?art=3509&idr=2> которую проникает сперматозоид (оогамия). У ряда видов гаметы вообще не образуются, а при половом процессе содержимое одной вегетативной клетки перетекает в другую по формирующейся в ходе этого процесса трубке (конъюгация).
В зависимости от типов образующихся гамет у водорослей различают несколько типов полового процесса: изогамия, гетерогамия, оогамия. Оогамия распространена у водорослей со сложным многоклеточным талломом, при этом мужские и женские половые клетки развиваются в специальных органах - антеридиях и оогониях, обычно резко отличающихся от вегетативных клеток.
Соотношение диплоидной и гаплоидной фаз в жизненном цикле водорослей различно.
Гаплоидный тип жизненного цикла. Редукционное деление происходит сразу после слияния гамет (зиготическая редукция), поэтому все клетки развивающегося растения оказываются гаплоидными. В этом случае диплоидна только зигота. Например, такой тип жизненного цикла характерен для зеленых водорослей.
Диплоидный тип жизненного цикла. Из зиготы развивается диплоидное растения, а редукционное деление происходит только перед образованием гамет (гаметическая редукция). Таковы, например, все диатомовые водоросли и некоторые бурые (представители порядка фукусовых).
Диплоидно-гаплоидный тип жизненного цикла. У ряда водорослей редукционное деление ядра, проходящее после некоторого времени существования диплоидного таллома, приводит к образованию не гамет, а спор (спорическая редукция). Споры дают начало новому растению, клетки которого оказываются гаплоидными. В дальнейшем на таком растении - уже без редукционного деления - образуются гаметы, слияние которых вновь приводит к образованию диплоидного организма. В этом случае говорят о чередовании поколений: диплоидного - образующего споры - спорофита и гаплоидного - гаметофита. Спорофит и гаметофит могут быть практически одинаковы по внешнему виду (изоморфная смена поколений, характерна для ряда видов зеленых - ульва, кладофора, некоторых порядков бурых и большинства красных водорослей) или резко различаться (гетероморфная смена поколений, широко распространенная среди бурых водорослей, но встречающаяся и у зеленых и красных).
Таким образом, половое размножение водорослей имеет множество форм и уровней сложности.