Sebbene esistano molte eccezioni, le alghe sono comunemente considerate organismi acquatici che sono autotrofi ossigenici fotosintetici, tipicamente più piccoli e meno complessi strutturalmente delle piante terrestri.
A differenza della maggior parte delle piante terrestri, le alghe non fioriscono e non hanno radici, germogli fogliosi o tessuti altamente organizzati per il trasporto di acqua, zuccheri e nutrienti.
Le alghe procariotiche (prive di un nucleo organizzato) appartengono al regno Monera, mentre le alghe eucariotiche (con un nucleo organizzato) sono membri del regno Plantae.
I dati fossili indicano che le alghe blu-verdi esistevano 3 miliardi di anni fa e sono state probabilmente i primi organismi a portare la clorofilla a (un pigmento che crea le tonalità più brillanti del verde-bluastro). L’algologia (dal latino alga, relitto di mare) e la ficologia (dal greco phykos, alga) si riferiscono allo studio delle alghe.
Gli algologi riconoscono 16 classi di alghe basate su differenze di riproduzione, struttura cellulare, pigmentazione e mobilità. Poiché le alghe si sono evolute per tollerare un’ampia gamma di condizioni, si possono trovare quasi ovunque sul pianeta.
La maggior parte delle specie di alghe sono acquatiche o native della zona di marea, sia in acqua dolce che salata, ma alcune alghe si sono adattate a sopravvivere nell’ambiente terrestre. In parte, le alghe hanno successo perché tollerano un ampio spettro di condizioni fisiche, come le concentrazioni di ossigeno disciolto e anidride carbonica, il pH, le concentrazioni di soluti, la torbidità dell’acqua e la temperatura. Possono esistere nella colonna d’acqua (planctoniche), attaccate al fondo (bentoniche) o sulla superficie dell’acqua (neustoniche).
Le alghe rosse sono state osservate in acque tropicali a 249,9 m sotto la superficie dell’oceano. Le alghe si trovano sulle pietre (epilitiche), nella sabbia e nel fango (epipeliche), sulle piante (epifite) e sugli animali (epizoiche). Abitano i deserti più aridi, le rocce antartiche e le acque sotto le calotte polari. Esistono specie di alghe chiamate cianobatteri che possono tollerare temperature di sorgenti calde fino a 72°C. Diverse alghe terrestri si sono evolute per coesistere con i funghi e formare organismi noti come licheni. Il corpo di alcune alghe può essere piccolo come quello di un batterio (da 1 a 1,5 μm), mentre altre, come le kelp giganti, possono raggiungere i 60,9 m di lunghezza.
I principali tipi di corpo algale (tallo) includono strutture unicellulari (singole cellule), coloniali (gruppi di cellule), filamentose (catene di cellule), membranose (fogli di cellule) e tubolari. Le alghe possono avere o meno un mezzo di locomozione. Gli scienziati spesso classificano le alghe come blu-verdi, rosse, marroni, verdi o giallo-verdi a seconda delle differenze di pigmentazione.
La variazione del pigmento algale è spesso associata a differenze nei prodotti di stoccaggio e nell’organizzazione cellulare. Lo scopo principale del pigmento nelle alghe fototrofe o fotoauxotrofiche è quello di raccogliere l’energia luminosa per la fotosintesi. Le zooxantelle, alghe fotosintetiche giallo-brune, vivono in simbiosi all’interno delle cellule dei coralli che costruiscono la barriera corallina e forniscono ai coralli i nutrienti per la crescita e la riproduzione. Altre alghe sono eterotrofe e devono assorbire composti organici dall’ambiente circostante (osmotrofiche) o ingerire particelle di cibo solido (fagotrofiche). La riproduzione sia sessuale che asessuata è comune tra le alghe e, come altre caratteristiche algali, i mezzi di riproduzione possono variare a seconda della specie e dell’habitat.