Размножение спорами характеристика. Размножение организмов

Жизнь на Земле существует несколько миллиардов лет благодаря способности организмов к размножению - воспроизведению себе подобного потомства.

Способы размножения

Различают два способа размножения: бесполое и половое. В бесполом размножении участвует одна особь. При этом дочерний организм несет все признаки материнского организма. Бесполое размножение происходит с помощью спор или вегетативных органов. Спора - особая клетка, которая отделяется от материнского организма и прорастает при благоприятных условиях, образуя новый организм. Одно растение может давать миллионы спор. При вегетативном размножении новый организм развивается из клеток или частей вегетативных органов.

Половое размножение отличается от бесполого тем, что новый организм образуется в результате слияния двух половых клеток. Слияние половых клеток называют оплодотворением. В результате оплодотворения развивается новый организм, несущий признаки обоих родителей.

Размножение бактерий

Бактерии размножаются путем деления клетки на две. В бактериальной клетке находится одна хромосома в виде кольца. Перед делением она удваивается. Каждая дочерняя клетка получает но одной хромосоме и служит копией материнской клетки. У бактерий очень высокий теми размножения. Этим объясняется то, что, попав в организм человека, болезнетворные бактерии всего за несколько часов могут привести к развитию опасного заболевания. При недостатке питательных веществ размножение бактерий останавливается.

У многих бактерий в результате уплотнения внутреннего содержимого и клеточной оболочки образуются споры. Они отличаются стойкостью к неблагоприятным условиям и могут существовать много лет. Споры служат для сохранения особей, а не для размножения, как у растений.

Размножение одноклеточных водорослей

Одноклеточные водоросли размножаются бесполым и половым способами.

Бесполое размножение эвглены зеленой начинается с вытягивания ядра, которое позже делится на две расходящиеся друг от друга части. Затем в цитоплазме образуется перегородка, разделяющая материнскую клетку на два самостоятельных организма.

Зеленая водоросль хлорелла размножается спорами. В клетке хлореллы несколько раз происходит деление ядра. Вокруг каждого нового ядра обосабливается участок цитоплазмы и формируется оболочка. Таким образом, внутри материнской клетки образуется несколько спор. Стенка материнской клетки разрывается, и споры выходят наружу. Образуются новые организмы.

Размножение одноклеточных грибов

Одноклеточные грибы дрожжи размножаются вегетативно - почкованием. Ядро материнской клетки делится, после чего одно ядро остается в прежней клетке, а другое вместе с частью цитоплазмы переходит в дочернюю. Последняя дорастает до размера материнской. «Перешеек» между клетками становится узким, образуется перегородка, дочерняя клетка отделяется от материнской.

Размножение одноклеточных животных

Одноклеточные животные чаще всего размножаются бесполым путем. У амебы обыкновенной перед делением материнская клетка перестает питаться и вытягивается. Ядро удлиняется, затем перешнуровывается пополам. Одновременно в клетке образуется перетяжка, которая делит ее на две примерно равные части. В благоприятных условиях амеба делится один раз в сутки.

В неблагоприятных условиях тело амебы становится круглым, а на поверхности его образуется плотная оболочка. Амеба переходит в состояние цисты, благодаря которому она может переносить недостаток влаги и низкие температуры. При попадании в благоприятные условия амеба выходит из цисты и начинает снова размножаться.

Естественное вегетативное размножение растений и грибов

Вегетативное размножение многоклеточных водорослей происходит путем отделения части тела водоросли.

У высших растений существует несколько способов вегетативного размножения. Один из них - образование корневых отпрысков. Так, у малины и шиповника на корнях образуются почки, из которых вырастают молодые побеги. Они растут быстрее, чем побеги, развивающиеся из семян, так как пользуются уже развитой корневой системой.

Возможно вегетативное размножение с помощью видоизмененных побегов - луковиц, клубней и корневищ. Многочисленные луковички-детки образуются у тюльпанов и лилий. Картофель размножается клубнями, а сорняк пырей - корневищем. С помощью усов (ползучих надземных побегов) размножается земляника. Грибы могут размножаться путем отделения одной или нескольких клеток, дающих начало новому организму.

В природе вегетативное размножение позволяет растениям выживать и расселяться в условиях, когда половое размножение семенами затруднено.

Искусственное вегетативное размножение растений

Человек дли размножении культурных растений использует естественные и некоторые искусственные способы вегетативного размножения. Широко применяются способы: отводки, черенкования, прививки. Отводки - это специально отведенные от растения и прижатые к земле для укоренения побеги. Черенок - это часть побега с ночками, корнями или листьями. Из черенка вырастает новое растение. Так можно размножать смородину, иву, различные комнатные растения.

В настоящее время для вегетативного размножения растений используют клеточные культуры. При этом способе размножения целое растение получают из нескольких клеток, что позволяет быстро размножить ценные сорта.

Размножение грибов и растений с помощью спор

При размножении спорами на родительском организме образуются специальные органы. В них развиваются многочисленные одноклеточные споры.

У грибов такие органы образуются на гифах или выростах гиф. У высших растений споры развиваются в особых образованиях, имеющих различную форму, и у мхов, например, это коробочка.

В природе существует два основных способа размножения — половое и бесполое.

И, если с первым все как-то понятно, то виды бесполого размножения оставляют многих в недоумении. Что же это?

Формы бесполого размножения

Учёные классифицируют бесполое размножение по следующим категориям: почкование, деление, фрагментация, спорообразование, вегетативное размножение. Но, так как не все виды живых организмов, обитающих на Земле, до конца изучены учеными, возможно открытие нового метода бесполого размножения в дальнейшем.

Деление имеет значение преимущественно для одноклеточных организмов. Простейшие используют особенности своих телец для раздвоения с последующим зарождением жизни в каждой половине. Одна особь в итоге превращается в два полноценных организма.

Фрагментация в чем-то имеет сходство с делением: существо дробится на несколько простых частей, становящихся новыми представителями вида.

Почкование характерно для примитивных видов. Оно подразумевает формирование новой особи из выступов (их называют почками) на теле материнского организма. Отпочковавшиеся существа начинают полноценный жизненный цикл.

Палинтомия — процесс беспорядочно быстрого деления без прохождения стадий роста и развития.

Спорообразование

Споры — это репродуктивные покоящиеся клетки, отличающиеся ничтожно низким уровнем метаболизма и высочайшей резистентностью.

Размножение спорами предусматривает развитие спор в вегетативных клетках в исключительно благоприятных условиях. В основном встречается у бактерий и растений.

Способы вегетативного размножения

Размножение растений развитием отдельных частей называется вегетативным.

Различают несколько основных типов:

Искусственное. Достигается путем антропогенного воздействия на процесс размножения вида.
Естественное. Обусловлено природным протеканием процедуры продолжения рода.

Такое бинарное размножение позволяет увеличить вероятность успешного выживания царств организмов в условиях агрессивной среды.

Биологическая роль бесполого размножения

В сравнении с половым, бесполое размножение характеризуется следующими преимуществами:

занимает меньше времени, благодаря чему быстрее происходит процесс продления рода;
позволяет родительским особям передавать младшему поколению основные качества своих организмов без изменения основного генотипа;
ввиду своей примитивности, облегчает процесс размножения более низшим формам жизни.

Способы бесполого размножения в таблице

Одноклеточные

Многоклеточные

Животные

Почкование — процесс создания младшей особи из нароста на теле родителя.

Спорообразование — размножение клеточными спорами.

: сюда входят деление и фрагментация.

Вегетативное — в основном встречается у грибов и растений.

Фрагментация — дробление тела на несколько частей, каждая из которых вырастает в полноценную особь.

Строгиляция.

Спорообразование. Встречается у растений и грибов.

Полиэмбриония.

Вегетативное — это единственный способ размножения у животных бесполым методом.

Почкование — характерно исключительно для губок.

Практическое использование этих методов возможно, но на практике как правило не осуществляется.

Сравнение полового и бесполого размножения

В отличие от полового, бесполое размножение является более примитивным, а потому относится к более низшим.

Оно также почти не присуще животным, у человека практически не встречается. У низших форм наблюдается преобладание данного способа.

Также в половом размножении участвует две особи одного вида, для бесполого размножения необходима лишь одна.

Соматические клетки задействованы в бесполом продлении рода, для полового характерны половые.

Преимущества бесполого размножения

Главное достоинство оного — быстрое увеличение численности особей до конкретного вида. Это позволяет гарантированно выживать в условиях меняющейся среды.

Ещё одно главное достоинство — передача почти всех родительских качеств детским особям.

Отсутствие надобности в двух участниках биологического процесса также характерно для бесполого размножения.

Особенности бесполого размножения

Сюда относятся:

митоз в основе бесполого размножения как основное отличие от полового метода;
осуществление процесса без участия половых клеток;
увеличение численности особей в геометрической прогрессии.

Заключение

Множественные исследования показали, что бесполое размножение характерно для низших и неорганизованных форм жизни.

Однако оно обеспечивает стабильный приток численности особей этим видам и занимает важнейшее место в сфере биологии.

Содержание статьи

РАЗМНОЖЕНИЕ, или репродукция, присущая всем живым существам функция воспроизведения себе подобных. В отличие от всех других жизненно важных функций организма, размножение направлено не на поддержание жизни отдельной особи, а на сохранение ее генов в потомстве и продолжение рода – тем самым на сохранение генофонда популяции, вида, семейства и т.д. В ходе эволюции у разных групп организмов сформировались – во многих случаях независимо – разные пути и стратегии размножения, и тот факт, что эти группы выжили и существуют, доказывает эффективность разных способов осуществления данного процесса.

Все разнообразие способов размножения можно разделить на два основных типа: бесполое (его вариант – вегетативное) размножение и половое размножение.

БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ

Бесполое размножение осуществляется путем простого деления клетки надвое. Оно свойственно прежде всего одноклеточным организмам. У некоторых простейших (например, фораминифер) происходит деление на большее число клеток. Во всех случаях образующиеся клетки полностью идентичны исходной. Крайняя простота этого способа размножения, связанная с относительной простотой организации одноклеточных организмов, позволяет размножаться очень быстро. Так, в благоприятных условиях количество бактерий может удваиваться каждые 30–60 минут. Размножающийся бесполым путем организм способен бесконечно воспроизводить себя, пока не произойдет спонтанное изменение генетического материала – мутация. Если эта мутация благоприятна, она сохранится в потомстве мутировавшей клетки, которое будет представлять собой новый клеточный клон.

Нередко бесполому размножению бактерий предшествует образование спор. Бактериальные споры – это покоящиеся клетки со сниженным метаболизмом, окруженные многослойной оболочкой, устойчивые к высыханию и другим неблагоприятным условиям, вызывающим гибель обычных клеток. Спорообразование служит как для переживания таких условий, так и для расселения бактерий: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную (делящуюся) клетку.

Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор свойственно и различным грибам и водорослям. Споры в этом случае образуются путем митоза (митоспоры), причем иногда (особенно у грибов) в огромных количествах; при прорастании они воспроизводят материнский организм. Некоторые грибы, например злостный вредитель растений фитофтора, образуют подвижные, снабженные жгутиками споры, называемые зооспорами или бродяжками. Проплавав в капельках влаги некоторое время, такая бродяжка «успокаивается», теряет жгутики, покрывается плотной оболочкой и затем, в благоприятных условиях, прорастает. Помимо митоспор, у многих из указанных организмов, а также у всех высших растений формируются споры и иного рода, а именно мейоспоры, образующиеся путем мейоза. Они содержат гаплоидный набор хромосом и дают начало поколению, обычно не похожему на материнское и размножающемуся половым путем. Таким образом, образование мейоспор связано с чередованием поколений – бесполого (дающего споры) и полового. ГРИБЫ.

Другой вариант бесполого размножения осуществляется путем отделения от организма его части, состоящей из большего или меньшего числа клеток. Из них развивается взрослый организм. Примером может служить почкование у губок и кишечнополостных или размножение растений побегами, луковицами или клубнями. Такая форма бесполого размножения обычно называется вегетативным размножением. В своей основе оно аналогично процессу регенерации.

Вегетативное размножение играет важную роль в практике растениеводства. Так, может случиться, что высеянное растение (например, яблоня) обладает некой удачной комбинацией признаков. У семян данного растения эта удачная комбинация почти наверняка будет нарушена, так как семена образуются в результате полового размножения, а оно связано с рекомбинацией генов. Поэтому при разведении яблонь обычно используют вегетативное размножение – отводками, черенками или прививками почек на другие деревья.

Бесполое размножение, воспроизводящее идентичные исходному организму особи, не способствует появлению организмов с новыми вариантами признаков, а тем самым ограничивает возможность приспособления видов к новым для них условиям среды. Средством преодоления этой ограниченности стал переход к половому размножению.

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ

Принципиальное отличие полового размножения от бесполого состоит в том, что в нем участвуют обычно два родительских организма, признаки которых перекомбинируются у потомства. Половое размножение свойственно всем эукариотам, но преобладает оно у животных и высших растений.

Переход к этому типу размножения имел огромное значение для эволюции жизни на Земле. Половое размножение создает бесконечное разнообразие особей, в том числе и таких, которые успешно адаптируются к изменчивым внешним условиям, «завоевывают мир», распространяясь в новые места обитания, и оставляют потомство, передавая ему свой наследственный материал. Потомки же двух успешных родительских особей могут оказаться обладателями еще более удачной комбинации наследственных признаков, и соответственно они разовьют успех родителей. Особи с неудачной комбинацией признаков будут элиминированы естественным отбором. Таким образом, половое размножение создает богатый материал для естественного отбора и эволюции. Любопытно и другое: само возникновение особи как индивидуальности, неделимого и смертного существа, является результатом перехода к половому размножению. При бесполом размножении клетка бесконечно делится, повторяя саму себя: она потенциально бессмертна, но особью может быть названа только условно, так как не отличима от неопределенного множества дочерних клеток. При половом размножении, напротив, все потомки различаются между собой и отличаются от родителей, а те с течением времени умирают, унося с собой свойственные им неповторимые особенности. Американский зоолог Р.Хегнер, обсуждая простейших, выразил это таким образом: «Они приобрели очередное новшество – пол; цена этого приобретения – неминуемая естественная гибель... Не велика ли эта цена?» Подчеркнем однако, что одновременно открылись возможности для развития и совершенствования, и они привели к появлению разнообразных живых форм, не сопоставимых по уровню организации с теми организмами, которые остановились на бесполом размножении.

ПОЛОВОЙ ПРОЦЕСС

Многие организмы, размножающиеся бесполым путем, все же изобрели ряд способов, с помощью которых они время от времени совершают обмен генетическим материалом между двумя клетками одного вида. Такой обмен получил название полового процесса. У большинства форм он осуществляется путем конъюгации (соединения). Классический пример конъюгации демонстрируют инфузории. Две их особи временно соединяются ротовыми аппаратами, и между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому происходит обмен ядерным материалом. Этому обмену предшествует мейотическое деление ядра (микронуклеуса). По завершении обмена клетки расходятся и затем размножаются путем деления (митоза).

У некоторых бактерий при конъюгации происходит однонаправленный перенос линейной последовательности генов хромосомы от «мужской» клетки (донора) к «женской» (реципиенту), причем величина переносимого фрагмента обычно зависит от времени контакта клеток.

Таким образом, половой процесс сводится не к размножению, а к созданию в клетке новых комбинаций генов; собственно размножение происходит бесполым путем.

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ЖИВОТНЫХ

Переход к половому размножению связан с появлением специализированных половых клеток – мужских и женских гамет, в результате слияния которых (оплодотворения) образуется зигота – клетка, из которой развивается новый организм, обладающий новой комбинацией исходных генетических признаков.

Половое размножение впервые появилось у простейших, но переход к нему не был связан с немедленной утратой способности к репродукции бесполым путем: ряд животных сохранили ее, обычно чередуя бесполое размножение с половым. Такое чередование поколений наблюдается у некоторых простейших, кишечнополостных и оболочников.

Гаметы и гонады.

Основой образования гамет (гаметогенеза) служит мейоз – клеточное деление с уменьшением вдвое числа хромосом, вследствие чего гаметы, в отличие от всех других клеток организма, гаплоидны ЭМБРИОЛОГИЯ) . Слияние гамет восстанавливает число хромосом в зиготе до диплоидного. Последующее деление зиготы происходит путем митоза. Отметим, что у всех многоклеточных организмов деление всех клеток тела, кроме половых, происходит путем митоза. Следовательно, бесполое размножение клеток посредством деления надвое сохранилось в эволюции как основной механизм роста и развития организма, но не его репродукции.

У многих простейших половое размножение происходит с участием морфологически одинаковых мужских и женских гамет (у фораминифер, например, они представлены очень мелкими клетками, образующимися в гаплоидной родительской клетке в цикле чередования поколений). Такое явление называется изогамией. Она свойственна только одноклеточным.

Однако уже у некоторых простейших, например споровиков, и у всех многоклеточных организмов произошла дифференциация гамет: они стали различаться по форме и функции – возникла гетерогамия, т.е. разделение половых клеток на яйца (женские гаметы) и сперматозоиды (мужские гаметы).

Большинству животных свойственна т.н. оогамия: крупная неподвижная яйцеклетка (яйцо) и мелкий подвижный сперматозоид, за счет активных движений которого происходит его контакт с яйцом, ведущий к оплодотворению.

У губок и некоторых ресничных червей половые клетки рассеяны в теле и выводятся через разрывы стенки тела или через ротовое отверстие, но у многих плоских червей (а в зачаточной форме – и у гидры) появились гонады – специальные железы, продуцирующие гаметы. Мужские гонады – это семенники, женские – яичники. Правда, у таких гермафродитных животных, как брюхоногие моллюски, мужские и женские половые клетки созревают в одной и той же гонаде, но обычно в разное время, так что гонада функционирует то как семенник, то как яичник, и самооплодотворения не происходит. У других гермафродитных животных, например плоских червей или пиявок, одна особь содержит и яичники, и семенники; однако даже в случае одновременного созревания яиц и сперматозоидов животное избегает самооплодотворения и обычно спаривается с другой особью (исключение составляют, например, солитеры (цепни), одиночно живущие в кишечнике). Гермафродитизм наиболее распространен у червей и моллюсков и редко встречается у более высокоорганизованных форм – иглокожих, членистоногих и позвоночных; с другой стороны, он довольно редок и у таких древнейших многоклеточных, как кишечнополостные и в частности медузы.

Уже у некоторых червей и моллюсков в дополнение к гонадам сформировались половые протоки – семяпроводы и яйцеводы. Гонады и половые протоки составляют основные функциональные части внутренних половых органов, и они имеются у всех более высокоорганизованных животных.

Осеменение.

Половые органы обеспечивают продукцию и выделение половых клеток, а тем самым – осеменение, т.е. сближение яиц и сперматозоидов двух особей. Процесс осеменения предшествует оплодотворению – слиянию гамет. Различают два способа осеменения (и соответственно оплодотворения): наружное и внутреннее. При наружном осеменении яйца и сперматозоиды выделяются в воду, где сперматозоиды, активно плавая, могут соединиться с яйцом и произвести оплодотворение. Понятно, что этот способ может быть свойствен только водным (или, как земноводные, сохранившим связь с водной средой) животным, и действительно, он наблюдается у большинства из них. Наружное осеменение обычно не связано со сложным устройством половой системы, хотя у некоторых животных развиваются дополнительные приспособления, например, для сцепления двух особей во время выделения ими половых продуктов.

Бóльшую независимость от внешних факторов (в частности, от водной среды) и более экономную продукцию гамет обеспечивает другой способ осеменения – внутреннее, при котором сперматозоиды вводятся непосредственно в женские половые пути. Известен также вариант внутреннего осеменения с помощью сперматофоров – капсул, наполненных сперматозоидами. Такое осеменение называют иногда наружно-внутренним. У саламандры, например, самка захватывает выделенный самцом сперматофор своей клоакой, куда открываются половые протоки; самцы многих паукообразных с помощью своих клешневидных хелицер (первой пары головных конечностей) переносят сперматофор прямо в половое отверстие самки; самец головоногих моллюсков захватывает сперматофор особым видоизмененным щупальцем и переносит его в мантийную полость самки. Но в любом случае оплодотворение происходит внутри тела самки, обычно в яйцеводах. Оплодотворенные яйца откладываются во внешнюю среду (у большинства видов) или же развиваются внутриутробно. Внутреннее осеменение свойственно ряду водных животных и всем наземным. Оно появилось уже на очень ранней ступени эволюции, а именно у плоских червей.

Усложнение половой системы.

Переход к внутреннему осеменению и оплодотворению сопровождался усложнением половой системы и формированием дополнительных половых органов. Так, образовались железы, например выделяющие жидкость, в которой находятся сперматозоиды и которая необходима им для движения, или – у самок – формирующие наружную оболочку яиц. У плоских червей и ряда других животных, особенно у насекомых, развились семяприемники для хранения поступающей при осеменении спермы. Поскольку сперматозоиды могут длительно сохранять в них жизнеспособность, наличие семяприемников делает оплодотворение менее зависимым от встречи партнеров: многие насекомые успешно размножаются, спариваясь единственный раз в жизни. Соответственно и время между спариванием и откладкой яиц может варьировать в широких пределах.

У самок ряда насекомых (стрекоз, цикад, кузнечиков, наездников и др.) образовался такой дополнительный половой орган, как яйцеклад, служащий для откладки яиц в ячейки, землю либо в ткани растений или животных.

Возникли также копулятивные (совокупительные) органы как приспособление для внутреннего осеменения. У разных групп животных они формировались разным путем: у многих из них – из нижнего отдела полового протока, но, например, у ракообразных – путем видоизменения одной пары ножек, у мух и других двукрылых насекомых – из конечных сегментов брюшка, у живородящих рыб – из выростов плавников. Однако у ряда животных, например многих птиц, специальные копулятивные органы отсутствуют.

Если у некоторых яйцекладущих совершенствовался аппарат для откладки яиц, то у животных, перешедших к живорождению, прежде всего у млекопитающих, произошли иные изменения половой системы; самое значительное из них – преобразование среднего отдела яйцевода в матку, где развивается зародыш.

Спаривание.

Одним из условий успешного размножения служит одновременное созревание гамет у мужских и женских особей. Некоторые животные способны размножаться круглый год, но у многих, особенно у обитателей средних и высоких широт, размножение сезонное. В этом случае наступление периода размножения зависит от внешних факторов: длины светового дня, температуры воздуха, наличия пищи и т.д. Действие этих факторов на репродуктивную систему, как правило, не прямое, а опосредованное – чаще всего гормонами, регулирующими функциональную активность гонад и/или уровень метаболизма. Так, у позвоночных с сезонным размножением изменение освещенности влияет на секрецию гормонов гипофиза, «включающих» функцию гонад, а тем самым и определяющих сроки размножения.

Однако этих физиологических механизмов может быть недостаточно для обеспечения спаривания. В действие часто вступает половой отбор наиболее сильных и приспособленных особей, обычно самцов, способных привлечь самку и отстоять свое право на размножение. Турнирные бои между самцами, ухаживание перед спариванием, охрана своей территории для размножения, так же как, по-видимому, и брачный наряд самцов, – все это средства достижения успеха в размножении самых жизнеспособных особей. Половое поведение достигает большой сложности у высокоорганизованных животных с их развитой нейроэндокринной системой

Большинство животных не образует постоянных пар, и проблема поиска партнера для спаривания возникает у них регулярно. Однако среди птиц и млекопитающих встречаются моногамные виды, т.е. образующие прочные пары (например, волки, лебеди, попугаи). Известны примеры и полигамии; так, морские котики, тюлени, некоторые другие млекопитающие и птицы создают устойчивую группу из одного – более сильного, чем его конкуренты, – самца и целого гарема самок.

Способы воспроизведения потомства.

Разные группы животных выработали не только разные способы оплодотворения; у них по-разному появляется на свет потомство. В зависимости от того, как это происходит, различают три способа размножения.

Яйцерождение.

Подавляющее большинство видов животных откладывают яйца, из которых выводится молодь. Таких животных называют яйцеродящими или яйцекладущими. К ним относятся почти все морские беспозвоночные, насекомые, многие рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и однопроходные млекопитающие.

Живорождение.

У живородящих животных оплодотворенное яйцо развивается в теле самки, получая от нее питание до самого рождения детеныша на свет. К живородящим относятся все млекопитающие за исключением однопроходных – утконоса и ехидны. Живорождение встречается и в других группах, например у некоторых пресмыкающихся и у более примитивных животных.

Яйцеживорождение.

Существует и промежуточная форма воспроизведения потомства: яйцо развивается, продолжая оставаться в теле самки, но питание зародыша обеспечивается желтком яйца, а не организмом матери. Яйцеживорождение свойственно некоторым акулам и другим рыбам, ряду земноводных, многим ящерицам и змеям.

Стратегии размножения.

С этими способами размножения связаны и разные его стратегии.

На одном полюсе – стратегия экономного размножения, характеризующегося медленным воспроизведением малочисленного потомства и заботливым его выращиванием (выкармливанием, уходом, обереганием, научением); на другом – расточительное, избыточное размножение с производством очень большого количества яиц и воспроизведением многочисленного потомства при отсутствии заботы о нем. Если в первом случае вероятность выживания потомства весьма значительна, то во втором шансы на сохранение яиц и выживание каждого отдельного потомка крайне малы, так что только интенсивное размножение может компенсировать высокий процент гибели яиц и молоди на всех стадиях развития. Первая стратегия в целом свойственна высокоорганизованным животным – млекопитающим и птицам. Однако в пределах этих групп основная стратегия может быть выражена в разной степени. Например, у приматов она проявляется в наибольшей мере: они длительно вынашивают плод и производят на свет обычно по одному, еще очень беспомощному, детенышу, которого долго вскармливают и растят. С другой стороны, мыши, крысы или кролики могут плодиться несколько раз в год, рождая каждый раз до десятка детенышей, которые быстро приобретают самостоятельность. В результате такого интенсивного размножения повышается вероятность гибели потомков из-за недостатка пищи или – в связи с быстрым ростом популяции – из-за распространения болезней и размножения хищников. Таким образом, сравнивая грызунов с приматами, стратегию их размножения следует признать неэкономной. Тем не менее расточительность сил при размножении грызунов не сопоставима с тем, что наблюдается у различных видов яйцекладущих, например рыб, многие из которых выметывают сотни тысяч и миллионы икринок.

Многим животным свойственна забота о сохранности яиц: одни откладывают их в ил, землю и разные укромные места, другие (в частности, некоторые ракообразные и офиуры, среди рыб морская игла и морской конек, среди земноводных жабы-повитухи и пипы) носят яйца на себе, и количество яиц в этом случае много меньше, чем при выметывании их в воду. Еще дальше в этой стратегии пошли яйцеживородящие.

Своеобразную стратегию размножения избрали общественные насекомые, например муравьи и общественные пчелы. Они строят гнезда, оберегают яйца и обеспечивают питанием личинок, но оставляют функцию размножения только одной (у пчел) или нескольким (у муравьев) самкам в сообществе. Размножающаяся самка, называемая маткой или царицей, откладывает многочисленные яйца. Самцы появляются лишь на короткое время и после спаривания погибают.

Партеногенез.

Яйца некоторых организмов способны развиваться без оплодотворения, т.е. без участия сперматозоида. Такой процесс однополого размножения называют партеногенезом, или девственным размножением. Его рассматривают как редуцированную форму полового размножения.

Примеры естественного партеногенеза у млекопитающих неизвестны; они изредка встречаются у низших позвоночных и весьма обычны у беспозвоночных, особенно у насекомых. Существует два типа партеногенеза: облигатный (т.е. обязательный) и факультативный. Первый свойствен видам, у которых самцов либо нет совсем, либо они редки и не способны функционировать. К таким видам относятся некоторые тли, палочники, сверчки, бабочки; популяции без самцов изредка встречаются у рыб, например у серебряного карася. При факультативном партеногенезе яйца могут развиваться как партеногенетически, так и в результате оплодотворения, причем партеногенетическое размножение может преобладать в условиях, когда слишком редки контакты разнополых особей, например на границе ареала распространения вида.

Известен также циклический партеногенез, при котором размножение с участием обоих полов чередуется с партеногенетическим. Например, многие виды тлей дают несколько партеногенетических поколений в течение короткого теплого периода лета, а на зиму откладывают оплодотворенные яйца, которые покрыты плотной оболочкой и способны перезимовывать; весной из них выходят только самки, но осенью появляется поколение с некоторым количеством самцов – и цикл возобновляется. Аналогичным образом размножаются и некоторые другие виды с высокой сезонной смертностью, например коловратки. Циклический партеногенез наблюдается также у видов с личиночным размножением; при этом оплодотворенные яйца откладывают обычно только зрелые особи, а у личинок они развиваются партеногенетически.

Одно из основных свойств животного организма - способность к размножению, или самовоспроизведению.

В многоклеточном животном организме клетки размножаются в течение всей жизни путем деления ядра, или митоза (кариокинеза). После митоза в каждой дочерней остается такое же количество хромосом (диплоидный набор хромосом) и того же типа, как в материнской клетке.

В развивающихся половых клетках после двух последовательных делений, во время которых хромосомы расщепляются продольно только один раз, происходит уменьшение количества хромосом в два раза (гаплоидный набор хромосом). Такое деление называется мейозом. При размножении в результате слияния сперматозоида и яйцевой клетки, в которых имеется гаплоидный набор хромосом, в клетках плода набор хромосом восстанавливается до диплоидного.

После мейоза во всех яйцевых клетках женщин в 23-й паре хромосом содержатся икс-хромосомы, а у мужчин в одной половине сперматозоидов содержится икс-хромосома, а в другой - игрек-хромосома. Если яйцевая клетка оплодотворена сперматозоидом с икс-хромосомой, то из нее развивается девочка, а из яйцевой клетки, оплодотворенной игрек-хромосомой, развивается мальчик.

Функция размножения регулируется нервной системой и продуктами желез внутренней секреции - гормонами.

В результате размножения родители передают потомкам наследственную информацию, обеспечивающую им способность выживать в конкретной среде обитания, а также давать потомство. При размножении создаются условия для возникновения изменений свойств организмов за счет обмена наследственными факторами, характерными для родителей. Размножение обеспечивает длительное существование во времени различных видов, эволюционные процессы и «бессмертность» жизни на Земле (с момента ее возникновения).

На Земле у организмов различают две принципиально отличающиеся друг от друга формы размножения: бесполое и половое.

Общая характеристика бесполого размножения

В осуществлении бесполого размножения участвует одна отдельная особь того или иного вида, при этом образования гамет не происходит, возникает идентичное по наследственным признакам потомство, если под влиянием внешних условий не происходит мутаций (изменений в строении генов или хромосом).

Потомство, возникающее в результате бесполого размножение от отдельной особи, называется клоном. Различают несколько типов бесполого размножения, которые рассмотрены ниже.

Размножение делением, при котором не изменяется число хромосом или количество ядерного вещества по сравнению с родительской особью

Многие организмы размножаются простым делением, которое может быть амитотическим (например, корненожки) или митотическим (одноклеточные водоросли, и т. д.). В большинстве случаев происходит деление, при котором образуются две дочерние клетки.

В природе бывает и такой принцип деления, при котором из одной родительской клетки образуется большое число дочерних. Такое деление называют множественным. Примером организмов, у которых осуществляется множественное деление, является малярийный плазмодий (возбудитель малярии). Это деление происходит на определенной стадии развития (шизогонии), во время которой в материнской клетке ядро делится многократно, образуя до тысячи новых ядер. Эти ядра впоследствии превращаются в клетки.

Почкование

Размножение почкованием сводится к тому, что на родительском организме возникает вырост («почка»), который через некоторое время отделяется от данного организма и из него развивается новый организм, совершенно подобный родительскому. Так размножаются кишечнополостные, одноклеточные грибы (например, дрожжи) и т. д.

Фрагментация

Размножение, при котором исходный родительский организм разделяется на несколько частей (две, три, четыре и т. д.) и при этом каждая дает начало новому организму, называется фрагментацией. Так размножаются нитчатые водоросли, например спирогира. Встречается фрагментация и у животных, например у примитивных червей. К фрагментации тесно примыкает явление регенерации, когда из отдельных частей организма (при нарушении его целостности) возникают новые организмы. Регенерация как способ размножения характерна для организмов с низким уровнем организации (кишечнополостные, некоторые черви и т. д.). У высших организмов тоже возможна регенерация, но она не приводит к появлению новых организмов (например, восстановление хвоста у ящериц при его потере).

Вегетативное размножение

Размножение организма с помощью вегетативных органов называется вегетативным размножением. Это размножение характерно для высших растений. Растения могут размножаться с помощью стеблей, листьев и особых образований: корневищ, луковиц, клубней, корнеплодов и т. д. Способность растений к вегетативному размножению является важным отличием их от животных.

Размножение спорами или бесполое размножение

Многие организмы размножаются особыми клетками - спорами: бактерии, грибы, растения. Для бактерий спора является «средством» для перенесения неблагоприятных условий жизни и способом расселения в среде обитания.

Для растений и грибов споры являются клетками, из которых формируется особое поколение организмов - гаметофит. Для этих организмов споры - мелкие гаплоидные клетки, покрытые плотной оболочкой, устойчивые к воздействию внешних неблагоприятных факторов среды, дающие начало половому поколению данных организмов. Эти споры служат и для размножения, и для перенесения неблагоприятных условий жизни (кроме семенных растений), и для расселения организма в среде обитания. Споры высших растений и грибов образуются в результате спорообразования, которое сопровождается редукцией числа хромосом, т. е. споры образуются в результате мейотического деления. Собственно бесполое размножение растений и грибов, при котором происходит строгое чередование бесполого (спорофит) и полового (гаметофит) поколений, является специфической особенностью этих царств организмов и отличает их от организмов царства животных.

У некоторых водорослей образуются особые, подвижные споры (зооспоры), которые при определенных условиях могут выполнять функции гамет (например, у хламидомонады - одноклеточной зеленой водоросли).

Общая характеристика полового размножения

Размножение, при котором организм возникает при участии половых клеток - гамет, называется половым размножением.

При половом размножении осуществляется оплодотворение (кроме партеногенеза).

Оплодотворение - это процесс слияния женской половой клетки (яйцеклетки) с мужской половой клеткой (сперматозоидом или спермием).

При оплодотворении восстанавливается диплоидный набор хромосом, при этом возникает клетка - зигота, из которой в дальнейшем развивается новый организм.

Различают внешнее и внутреннее оплодотворение. Внешнее оплодотворение характерно для организмов, размножение которых осуществляется в водной среде (рыбы, амфибии и др.). У наземных животных оплодотворение происходит внутри тела матери (животные) или в соответствующем органе растения (цветок у покрытосеменных, шишки у голосеменных). Внутреннее оплодотворение позволяет организмам более широко распространяться по поверхности и занимать большее число экологических ниш.

В половом размножении участвуют, как правило, два родительских организма - мужской и женский. Это осуществляется у раздельнополых организмов. Большинство животных являются раздельнополыми. Однако и среди животных существуют организмы, у которых имеются и женские и мужские половые органы. Такие организмы называются гермафродитами. Гермафродитами являются многие кишечнополостные, черви, некоторые . Однако и среди гермафродитов в половом процессе участвуют разные особи, одни из которых играют роль материнского организма, а другие - роль отцовского и только в редких случаях возможно самооплодотворение, ибо биологически оно менее выгодно, чем перекрестное оплодотворение.

У растений разные гаметы образуются в разных органах (мужские - в антеридиях, женские - в архегониях), но эти органы могут содержаться на разных растениях (мужских и женских) - растения называют двудомными. У многих растений из отдела покрытосеменных цветки являются обоеполыми.

Биологическое значение полового размножения состоит в том, что у потомков значительно обновляется наследственный материал, у них появляется большая возможность приспособиться к среде обитания, чем у организмов, возникших при бесполом размножении, когда потомки практически не отличаются от родителей по своим наследственным признакам.

Размножение – способность организмов воспроизводить себе подобных.

В природе существует два типа размножения: бесполое и половое.

I. Бесполое размножение – размножение организмов, происходящее без образования гамет с участием лишь одного родительского организма.

Идентичное потомство, происходящее от одной родительской особи, называют клоном .

Члены одного клона могут быть генетически различными только в случае возникновения случайной мутации.

В основе бесполого размножения лежит митотическое деление .

Виды бесполого размножения:

Виды бесполого размножения	Характерные особенности	Примеры организмов
1. Простое (бинарное)	Из одной клетки путем митоза образуются две дочерние, каждая из которых становится новым организмом, идентичным материнскому.	Бактерии, многие простейшие (амеба), все одноклеточные водоросли (хлорелла)
2. Множественное деление (шизогония)	Происходит многократное деление клеточного ядра, вслед за которым делится сама клетка на множество дочерних. Стадия, на которой происходит множественное деление, называется шизонтом, а сам процесс – шизогонией.	Споровики (группа простейших, к которой относится возбудитель малярии – малярийный плазмодий); некоторые водоросли
3. Споруляция (спорообразование)	Спора – одноклеточная репродуктивная единица микроскопических размеров, состоящая из ядра и небольшого количества цитоплазмы. Споры могут образовываться путем митоза или мейоза. Существуют и половые споры (зооспоры хламидомонады), они выполняют функции гамет.	Водоросли, мхи, папоротники, хвощи, плауны; грибы
4. Почкование	Новая особь образуется в виде выроста (почки) на теле родительской особи, а затем отделяется от нее, превращаясь в самостоятельный организм.	Кишечнополостные, одноклеточные грибы (дрожжи)
5. Фрагментация	Разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых растет и дает начало новому организму. Этот способ основан на способности организмов к регенерации (восстановление недостающих частей тела).	Плоский червь планария (при неблагоприятных условиях); немертины (морские черви); нитчатые водоросли (спирогира)
6. Вегетативное размножение	Размножение отдельными органами, частями органов или тела. Нередко растения образуют структуры, специально предназначенные для этого: s луковицы (короткий стебель, мясистые листья); s клубнелуковицы (вздутый подземный стебель, нет мясистых листьев); s корневище (подземный стебель, растущий горизонтально); s столон (ползучий горизонтальный стебель, стелющийся по поверхности почвы; s усы (плети) – разновидности столонов, которые быстро растут в длину; s клубень (подземный запасающий побег); s корневые клубни (шишки) – вздувшиеся придаточные корни; s мясистые стержневые корни; s листьями.	тюльпан, нарцисс, лук; шафран, гладиолус; ирис, пырей ползучий, астра, мята; ежевика, крыжовник, черная и красная смородина; земляника, лютик ползучий; картофель; георгины;
7. Клонирование	Выращивание особи, генетически идентичной данному организму, путем пересадки ядра из соматической клетки в яйцеклетку, из которой предварительно удалили ядро.	Высшие растения и некоторые животные.

Бесполое размножение, эволюционно возникшее раньше полового , – весьма эффективный процесс.

Значение бесполого размножения:

Достоинства бесполого размножения:

Недостатки бесполого размножения:

1. Необходима лишь одна родительская особь . В половом размножении участвуют две особи, а это сопряжено с затратой времени и энергии на поиски партнера или, у неподвижных организмов (растений) специальных механизмов, например опыления, при котором гибнет множество гамет.

2. Генетически идентичные потомки . При хорошей адаптации вида к условиям существования это – преимущество, т. к. сохраняются удачные комбинации генов.

3. Расселение и распространение вида . Микроскопические и легкие споры разносятся ветром на большие расстояния, быстрый рост корневищ и т. д.

4. Быстрота размножения . При благоприятных условиях численность вида быстро увеличивается

1. Отсутствие генетической изменчивости среди потомков.

2. Если размножение связано с образованием спор, то многим из них не удается найти подходящее место для прорастания, так что энергия и материалы, затраченные на их создание, пропадают впустую.

3. Если вид расселяется в одной области, то может возникнуть перенаселение и истощение питательных веществ.

II. Половое размножение – процесс получения потомства в результате слияния генетического материала гаплоидных ядер двух гамет.

Гаметы – половые гаплоидные клетки.

Сперматозоиды – мужские гаметы.

Яйцеклетки – женские гаметы.

Оплодотворение – процесс слияния гамет.

Зигота – результат слияния гамет (оплодотворенная яйцеклетка), первая диплоидная клетка будущего организма.

Виды, у которых существуют отдельные мужские и женские особи, называют раздельнополыми (большинство животных и человек).

Виды, у которых одна и та же особь способна производить и мужские, и женские гаметы, называют двуполыми (обоеполыми) или гермафродитными (простейшие, кишечнополостные, плоские черви, малощетинковые черви (дождевой), ракообразные, такие моллюски, как улитка, некоторые рыбы и ящерицы, большинство цветковых растений).

Партеногенез (девственное размножение) – одна из модификаций полового размножения, при которой женская гамета развивается в новую особь без оплодотворения мужской гаметой. Таким образом, партеногенез – половое, но однополое размножение. Партеногенез встречается как в царстве животных, так и в царстве растений.

Различают :

s факультативный партеногенез, при котором яйца могут развиваться как после оплодотворения, так и без него (пчелы, муравьи, коловратки – из оплодотворенных яиц развиваются самки, а из неоплодотворенных – самцы);

s облигатный партеногенез (обязательный), при котором яйца способны только к партеногенетическому размножению (кавказская скальная ящерица).

У многих видов партеногенез носит циклический характер, так у тлей, дафний, коловраток в летнее время существуют лишь самки, а осенью партеногенез сменяется размножением с оплодотворением.

В основе полового размножения лежит процесс образования половых клеток – гаметогенез .

Гаметогенез – процесс образования и развития половых клеток.

Сперматогенез – процесс образования мужских половых клеток – сперматозоидов.

Овогенез (оогенез) – процесс образования женских половых клеток – яйцеклеток.

В процессе образования половых клеток выделяют ряд стадий:

гаметогенеза	Тип и фаза деления	Сперматогенез (в семенниках)	Овогенез (в яичниках)
Размножение		Первичные половые клетки делятся путем митоза; образуются диплоидные клетки с однохроматидными хромосомами (2 n 2 c ) – *гаметоциты* I *порядка (сперматоциты и ооциты)*
	Интерфаза	Гаметоциты I порядка увеличиваются в размерах. Происходит синтез ДНК и достраивание второй хроматиды; формируются диплоидные клетки с двухроматидными хромосомами (2 n 4 c )
Созревание		*сперматоциты* I *порядка* делятся с образованием *сперматоцитов* II *порядка* ( n 2 c ) . В результате второго деления образуется четыре гаплоидные *сперматиды* – клетки с однохроматидными хромосомами ( nc ) .	В ходе первого (редукционного) деления *ооциты* I *порядка* делятся с образованием *ооцитов* II *порядка (* n 2 c ) и направительного тельца ( n 2 c ). В ходе второго деления из ооцита II порядка образуется яйцеклетка ( nc ) и направительное тельце ( nc ) ; из первого направительного тельца – два новых. В результате мейоза образуется яйцеклетка и три направительных (редукционных) тельца. Все клетки гаплоидные с однохроматидными хромосомами. Редукционные тельца вскоре погибают
Формирование		Приобретение клетками определенной формы и размеров, соответствующих их специфической функции
Формирование сперматозоидов: аппарат Гольджи располагается на переднем крае головки, преобразуясь в *акросому* (выделяет ферменты, которые растворяют мембрану яйца); митохондрии компактно упаковываются вокруг появившегося жгутика, образуя шейку.	Увеличение количества желтка. У многих животных – формирование дополнительных оболочек (защита яйцеклетки и развивающегося зародыша от неблагоприятных воздействий)

Оплодотворение – процесс слияния сперматозоида с яйцеклеткой и образование оплодотворенного яйца – зиготы .

Зигота – начальная одноклеточная стадия развития нового организма.

III. Онтогенез – индивидуальное развитие организма – период жизни особи с момента образования зиготы до гибели организма. В процессе онтогенеза реализуется наследственная информация, полученная от родителей.

Онтогенез включает два периода:

Эмбриональный период – от образования зиготы до рождения или же выхода из яйцевых оболочек. Постэмбриональный период – от рождения до смерти организма.

Эмбриональный период включает три основных этапа:

Дробление – образование однослойного многоклеточного зародыша в результате митотического деления зиготы.

На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие у губок и кишечнополостных. У остальных животных закладывается третий зародышевый листок – мезодерма – из энтодермы и расположена между эктодермой и энтодермой.

Во время гаструляции начинается дифференциация клеток по органогенез :

из эктодермы :

s нервная система;

s компоненты органов зрения, слуха, обоняния;

s кожный эпителий и его производные (молочные, потовые и сальные железы, волосы, перья, ногти, эмаль зубов);

s передний и задний отделы пищеварительной системы (эпителий ротовой полости и прямой кишки);

s наружные жабры;

s щитовидная железа;

из энтодермы:

s эпителий пищеварительной, дыхательной и мочеполовой систем;

s пищеварительные железы (печень, поджелудочная железа);

из мезодермы:

s хрящевой и костный скелет;

s мышечная ткань (поперечнополосатая скелетная и гладкая мускулатура внутренних органов);

s кровеносная система и кровь;

s выделительная система;

s половые железы;

s вся соединительная ткань;

s надпочечники.

У разных видов животных одни и те же зародышевые листки дают начало одним и тем же органам и тканям. Значит, они гомологичны . Гомология – доказательство единства происхождения животного мира.

Постэмбриональный период бывает двух типов:

Прямое постэмбриональное развитие – идет без превращений, когда родившийся организм имеет сходство со взрослой особью и отличается только размерами, недоразвитием ряда органов и пропорций тела (птицы, млекопитающие, пресмыкающиеся, некоторые насекомые, ракообразные и др.) Непрямое постэмбриональное развитие – протекает с метаморфозом, т. е. с превращением во взрослую особь. Личинка приспособлена к активному питанию, передвижению, росту и развитию, но не может размножаться (исключение: аксолотль – личинка земноводного амбистомы – при недостатке гормона щитовидной железы не превращается во взрослую особь, но способна размножаться на этой стадии). Биологический смысл метаморфоза заключается в том, что личинки и взрослые особи питаются разной пищей, адаптированы к разным условиям, что устраняет конкуренцию между ними, способствует выживанию молоди.

Постэмбриональный период заканчивается старением и смертью.