Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов

3.4. 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.

Развитие нового организма

Развитие нового организма может происходить во внешней среде или внутри организма матери.

Многие животные откладывают яйца в тех местах, где имеются условия для их развития. Насекомые — там, где есть пища для выходящей из яйца личинки (на листьях, в бутонах цветков, рядом с завязавшимися плодами).

Пресмыкающиеся обычно помещают кладку в песок, почву или гниющие листья. Под действием температуры окружающей среды или в результате выделения тепла гниющими растительными остатками в яйцах развиваются зародыши.

Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов

Ящерицы, черепахи, крокодилы, птицы откладывают оплодотворенные яйца с большим запасом питательных веществ.

Яйца ящериц и ямой покрыты снаружи кожистой оболочкой, а яйца крокодилов, черепах и птиц имеют известковую скорлупу.

Все эти животные называются яйцекладущими. У млекопитающих зародыш из зиготы развивается в особом органе самки — матке. Такое развитие называется внутриутробным. Зародыш хорошо защищен от неблагоприятных воздействий среды. Это обеспечивает высокую выживаемость потомства млекопитающих. На свет появляются вполне сформированные детеныши.

Такие животные называются живородящими.

Безусловно, в данном случае оно представляет собой основную форму самовоспроизведения. Косвенным свидетельством этому служит тот факт, что современные прокариотные организмы (бактерии) размножаются исключительно бесполым путем — делением материнской клетки-организма надвое.

Такой способ свойствен и многим одноклеточным эукариотным организмам — водорослям, грибам, простейшим. Причем для некоторых из них (например, у амеб) он единственный. Разделению тела материнской клетки предшествует митотическое деление ядра — образуются два дочерних ядра, идентичные как друг другу, так и материнскому. Вслед за этим происходит разделение цитоплазмы и образование двух дочерних клеток.

У некоторых одноклеточных (например, у жгутиконосцев) встречается размножение путем почкования.

В этом случае параллельно с митотическим делением ядра в материнской клетке формируется небольшое выпячивание цитоплазмы, куда перемещается одно из дочерних ядер. Затем этот фрагмент отпочковывается и образуется мелкая дочерняя особь. Некоторое время она растет и развивается, достигая затем размеров материнского организма.

Особую форму бесполого размножения одноклеточных организмов представляет шизогония — множественное деление (например, у грибов, простейших): в клетке материнского организма увеличивается объем цитоплазмы, а ядро многократно митотически делится.

В определенный момент материнская клетка разделяется, одновременно порождая множество дочерних особей, число которых соответствует числу образовавшихся ядер.

Еще одним способом бесполого размножения у ряда одноклеточных (бактерии, грибы, паразитические простейшие) является спорообразование. В результате формируются споры — особые клетки, окруженные плотной оболочкой и устойчивые к неблагоприятным внешним условиям.

На стадии их появления одноклеточный организм неактивен — не питается, не движется и т. д. При попадании же споры в благоприятные условия оболочка ее разрушается и высвободившийся организм начинает вести себя активно.

Образование спор нередко сочетается с бесполым размножением одноклеточного организма либо путем множественного деления, либо надвое.

Это особенно выгодно для паразитических одноклеточных, распространение которых, т. е. заражение новых хозяев, часто связано с выходом во внешнюю среду.

Бесполое размножение у многоклеточных организмов.

Многим многоклеточным организмам свойственны такие формы бесполого размножения, как вегетативное размножение и спорообразование.

При вегетативном размножении дочерний организм формируется за счет части тела, вегетативного органа или группы соматических клеток материнского организма. Особенно широко такое размножение встречается у растений и грибов, а также у разных групп беспозвоночных животных. У высших растений вегетативное размножение осуществляется с помощью различных вегетативных органов: корневищ (ландыш, пырей, ирис), ползучих побегов (земляника, клюква), клубней (картофель), луковиц (лук, чеснок, тюльпан), корневых отпрысков (малина, осот, иван-чай), листьев (бегония, бриофиллюм) (рис.

1). У низших растений, грибов и беспозвоночных животных вегетативное размножение происходит путем деления или фрагментации тела материнского организма (таллома у многоклеточных водорослей, тела губок, кишечнополостных, червей, иглокожих).

Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов

Рис. 1. Вегетативное размножение: 1 — выводковыми почками (на слоевище мха маршанции); 2 — придаточными почками (лист брионии); 3 — придаточными почками (на корневой системе осота полевого); 4 — ползучими стеблями (земляника)

Особая форма вегетативного размножения — почкование, встречающееся у некоторых беспозвоночных животных.

Сформировавшаяся дочерняя особь отделяется от материнской и переходит к самостоятельному существованию (например, у гидры; рис. 2). Если же образующиеся почкованием особи не отделяются от материнской, сохраняя тесную связь в течение всей жизни, происходит формирование колонии организмов (как, например, у губок, кораллов, асцидий).

Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов

Рис. 2. Гидры: 1 — почкующаяся; 2 — с яйцами

Кроме вегетативного размножения очень многим видам грибов и растений присуще спорообразование. Оно предполагает, что в специальных органах многоклеточного организма (спорангиях) образуются одноклеточные споры, при прорастании одной из которых развивается целый организм (например, дочерний мицелий у грибов).

Споры многих грибов и растений покрыты плотной оболочкой, устойчивы к внешним воздействиям, неподвижны и рассеиваются пассивно. Снабженные жгутиками зооспоры водорослей активно плавают в водной среде.

Своеобразной формой бесполого размножения является полиэмбриония (развитие из зиготы нескольких зародышей), находящаяся в непосредственной связи с половым размножением. Несколько зародышей развиваются во время дробления зиготы за счет разделения эмбрионального клеточного материала (массы бластомеров) на несколько частей.

В результате развития этих зародышей у животных рождаются однояйцовые близнецы с одинаковыми генотипами. У многих растений (например, у кувшинок, тюльпанов) и животных (к примеру, у наездников, броненосцев) явление полиэмбрионии закономерно.

Однако она может встречаться и у тех видов, которым в принципе не свойственна, например у человека (двойни рождаются один раз на тысячу одноплодных родов).

Особенности онтогенеза

Определение

Онтогенез является процессом, при котором развитие организма происходит индивидуально от его образования до момента гибели.

Одноклеточные живые организмы (такие, как простейшие или бактерии) характеризуются онтогенезом, который почти идентичен клеточному циклу. Начало данного процесса совпадает с образованием новой одноклеточной особи, то есть с моментом деления родительской клетки пополам.

Окончание онтогенеза связано с очередным делением такого организма, либо процесс останавливается по причине гибели особи в результате воздействия на нее неблагоприятных факторов.

У многоклеточных видов, для которых характерно размножение бесполым методом, начало процесса онтогенеза совпадает с моментом выделения группы клеток материнского организма. В качестве примера можно рассмотреть, как почкуется гидра. Данный организм во время деления формирует новые особи, которым присущи их признаки и свойства.

У организмов, которые размножаются половым путем, начало онтогенеза соответствует моменту оплодотворения. В дальнейшем формируется зигота, которая является первой клеткой новой особи. В процессе онтогенеза организм растет, увеличивает вес и габаритные размеры, а также проходит через стадию дифференцировки.

Примечание

Понятие онтогенеза было введено в 1866 году Т. Геккелем. Согласно терминологии, онтогенез является реализацией наследственной информации. С его помощью новой особи передаются гены родительских организмов в виде своеобразной инструкции о том, каким изменениям она будет подвержена, что обеспечивает нормальное прохождение жизненного пути.

Периоды онтогенеза:

Особенности процесса у разных видов

Важно понимать, что половое размножение растений кардинально отличается от аналогичного процесса у животных. Например, представители флоры могут не делиться на мужские и женские, а быть обоеполыми

Для споровых растений и водорослей характерно чередование полового и бесполого способа размножения. Особенности процесса репродукции зависят от принадлежности к конкретной группе и виду.

Водоросли и мхи

У водорослей и споровых растений половой способ размножения чередуется с бесполым. Как правило, гаметогенез активизируется при наступлении неблагоприятных условий внешней среды. Например, распространённая водоросль хламидомонада, обитающая в лужах, на коре деревьев и влажных поверхностях, использует этот способ воспроизводства осенью.

Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов

В этот период заканчивается формирование гамет, оболочка хламидомонады рвётся, и содержимое клетки вырывается наружу. Гаметы сливаются друг с другом, в результате чего образуется зигота с плотной оболочкой. В таком виде она переживает неблагоприятные условия. С наступлением тепла содержимое зиготы делится, затем формируется новый организм.

У многоклеточных водорослей спирогир процесс полового размножения протекает немного сложнее. Он характеризуется наличием нескольких этапов:

  1. Две соседние нити спирогир обволакиваются слизью.
  2. На клетках водорослей, находящихся друг напротив друга, формируются выросты в виде мостиков.
  3. Мембрана на концах выростов исчезает, и гаметы выходят наружу.
  4. Половые клетки сливаются, образуя зиготу с плотной оболочкой.

Для мхов, как и для других споровых растений, характерно чередование способов репродукции, но преобладает гаметогенез. Летом на верхушках кукушкиного льна можно заметить удлинённые мешочки красного цвета. Так выглядят мужские половые органы. Женские растения не имеют какой-либо яркой окраски и выглядят как колбочки.

Мхи растут очень густо, поэтому разнополые растения находятся близко. Благодаря дождю или росе сперматозоиды попадают на женские гаметы. Без воды оплодотворение осуществиться не может. Из сформированной зиготы формируется коробочка со спорами на высокой ножке.

Голосеменные растения

Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов

К группе голосемянных можно отнести сосну, пихту, лиственницу, можжевельник. В процессе размножения участвуют семена этих растений. С наступлением весны на дереве сосны образуются шишки. Мужские шишки, расположенные у основания побега, имеют зелёный цвет. В них формируются по два мешочка с пыльцой. Женские шишки имеют красноватый оттенок и находятся на кончиках веток. В них созревают 2 семязачатка с яйцеклетками.

Популярные статьи  ТОП 5 паразитов, которые превращают насекомых и животных в зомби

После полного созревания пыльца высыпается наружу и разносится ветром. При ее попадании на женский орган сосны происходит опыление. Шишка закрывается и запечатывается смолой, внутри начинает прорастать трубка со спермиями. Весь процесс занимает не менее одного года.

Созревание семени занимает около полутора лет. По истечении этого срока шишка раскрывается, а ее содержимое вылетает наружу. Благодаря специальным крылышкам семена сосны разносятся на дальние расстояния. Этим и объясняется широкое распространение хвойных растений.

Цветковый тип

Главный признак группы покрытосеменных — наличие цветка. Мужским половым органом является тычинка, а женским — пестик. Процесс размножения всех представителей семенной группы состоит из двух стадий: опыления и оплодотворения.

В пыльцевых зёрнах происходит развитие мужских гамет, а яйцеклетки созревают в зародышевом мешке. Половое размножение происходит в несколько этапов:

Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов

  1. Благодаря насекомым и ветру пыльца попадает на рыльце пестика.
  2. Пыльцевое зерно прорастает в направлении завязи, образуя трубку.
  3. Один из спермиев сливается с женской гаметой, второй — с центральной клеткой.

Из зиготы формируется зародыш, а центральная клетка преобразуется в эндосперм, осуществляющий питательную функцию. Со временем покровы семязачатка превращаются в кожуру, а часть завязи формирует стенки плода. Знание способов и особенностей размножения позволяет развивать сельское хозяйство, создавая новые виды жизнеспособных растений.

Основные способы размножения животных

Определение 1

Размножение — жизненно важный процесс по воспроизведению себе подобных, обеспечивающий непрерывность и наследственность жизни.

Есть 2 варианта размножения животных:

  1. Половой.
  2. Бесполый.

Каждый живой организм придерживается того или иного способа размножения. К примеру, размножение амеб происходит только с помощью бесполого способа. Для позвоночных животных характерен только половой способ.

Замечание 1

Некоторые животные чередуют способы размножения.

Фораминиферам и отдельным кишечнополостным для размножения характерно чередование поколений. Тогда как гидрам и инфузориям чередование поколений необязательно для размножения.

Типы бесполого размножения животных

Определение 2

Бесполое размножение — размножение, в результате которого не происходит образования гамет.

Бесполое размножение приводит к тому, что потомки одной особи генетически идентичные как по отношению к материнской особи, так один к другому. Таким способом размножаются, в основном, одноклеточные животные.

Бесполое размножение бывает нескольких видов:

  • деление. Оно свойственно для одноклеточных. Встречается бинарное деление и шизогония. При бинарном делении из одной материнской клетки образуются две дочерние — из них и развивается новый организм. При шизогонии из одной материнской клетки образуется несколько дочерних;
  • вегетативное размножение. Такой вариант характерен для многоклеточных. Есть вида вегетативного размножения: почкование и фрагментация. При почковании на материнском организме образуется вырост, который в последующем развивается и превращается во взрослую особь. В результате фрагментации отделяется участок тела, происходит регенерация остальных частей тела, необходимая, чтобы образовался новый организм.

Типы полового размножения животных

Определение 3

Половое размножение — вариант размножения, в котором участвуют гаметы.

Определение 4

Гамета — клетка с гаплоидным набором хромосом.

Также важно обозначить, что при половом размножении животных важны такие понятия как зигота и гаметогенез. Определение 5

Определение 5

Зигота — слияние гамет, в ходе которого образуется диплоидный набор хромосом.

Определение 6

Гаметогенез — процесс с мейозом, в ходе которого генетический материал уменьшается в два раза.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Есть мужские и женские гаметы. Когда сливаются не идентичные гаметы, то образуются не схожие копии. Таким образом происходит изменчивость фенотипов и генотипов у потомства. Если в организме образуется оба типа гамет, то он называется гермафродитным. Один тип гамет образуется у раздельнополых организмов.

К типам полового размножения относят:

  • изогамию. Вариант размножения, в котором участвуют идентичные мужская и женская гаметы;
  • анизогамию. Здесь мужская и женская гаметы различаются поведением и морфологией;
  • оогамию. При таком типе размножения женская гамета — это большая и неподвижная гамета, а мужская — небольшая и подвижная;
  • партеногенез. Представляет собой форму полового размножения, в ходе которой развитие женской гаметы происходит без оплодотворения;
  • неотению. Здесь размножение личинок происходит половым путем;
  • конъюгацию. Под ней понимают такой тип полового размножения, при котором отсутствуют гаметы и между особями происходит обмен генетической информацией. Увеличение числа особей не происходит.

Основное определение

Биологи считают, что именно бесполое размножение в эволюции жизни более древнее, и существовало оно еще задолго до появления половой репродукции. При бесполом размножении условный «родитель» всегда только один: клетка амебы, которая постоянно делится, образуя новые клетки, точные свои копии – пожалуй, самый яркий пример. Но помимо деления клеток есть и другие формы бесполого размножения: почкование, спорообразование, вегетативное воспроизводство и т. д. Дальше мы остановимся на них подробнее.

Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов

Также существуют и условно переходные формы между бесполым и половым размножением:

  • партеногенез, когда женские половые клетки развиваются во взрослый организм без оплодотворения,
  • гермафродитизм, когда один организм имеет признаки обоих полов.

Понятие размножения — что это за процесс в биологии

Свойство размножаться присуще живым организмам, благодаря которому они могут воспроизводить себе подобных. Таким образом обеспечивается непрерывный жизненный процесс и преемственность жизни на протяжении многих поколений.

Размножение необходимо для самовоспроизведения живых организмов, гарантирует существование виду. Основой размножения является передача генетической информации, которая представлена в форме ДНК.

Определение

Размножение представляет собой увеличение численности организмов определенного вида, что обусловлено их воспроизведением и обеспечивает преемственность и непрерывный процесс жизни в ряду поколений.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Воспроизведением или самовоспроизведением называют процесс, когда живой организм образует новый, генетически подобный себе организм.

Популярные статьи  Пчёлы-плотники

Понятие преемственности заключается в передаче следующему поколению в процессе воспроизведения особей всей генетической информации, которой обладают родительские особи. Непрерывность жизни представляет собой длительное и неограниченное существование видов и популяций организмов, что обусловлено сменой поколений.

Определение

Жизненным циклом называют комплекс этапов и фаз, в течение которых развивается организм, начиная с формирования зиготы, заканчивая наступлением зрелости, характеризующейся способностью существовать и воспроизводить новые особи.

Жизненные циклы бывают простые и сложные. Особенность простого жизненного цикла заключается в полном его осуществлении, пока одна особь сохраняет жизнь и общий план строения организма. В сложном жизненном цикле чередуются половые и бесполые поколения (у растительных организмов), либо можно наблюдать явление метаморфоза, что характерно для некоторых животных.

Бесполое размножение

Выделяют два ключевых вида размножения: половое и бесполое. Выделены они по типу деления клетки: митоз – бесполое и мейоз – половое.

Разберем детальнее бесполое размножение организмов.Оно считается самым древнейшим.

Бесполое размножение считается способом воспроизведения аналогичных существ с участием исключительно одного родительского индивида, создания гамет не осуществляется.

Можно выделить ряд видов бесполого размножения.

Дадим характеристику и выявим сущность всякой формы бесполого размножения.

Размножение делением типично существам, состоящих из одной клетки. В данном процессе совершается митотическое разделение ядра, а в последующем в цитоплазме зарождается перетяжка. Дочерние особи, образовавшиеся вследствие размножения делением клетки, приобретают равную долю наследственного материала. Затем индивиды растут и переключаются на дальнейшее дробление.

Размножение спорами попадается у ряда растений и паразитических простейших. В данном случае возникают споры, которые считаются специализированными клетками, включающими незначительный объем цитоплазмы, ядро и минимальный резерв питательных веществ. При этом пути бесполого размножения из споры создается новый организм.

У водорослей и грибов споры возникают путем митотического деления. Познакомимся с примером спорообразования у хламидомонады.

Для высших споровых растений – мхи, папоротники – характерно образование спор путем мейоза в особых органах – спорангиях.

Более подробно на размножении споровых растений мы останавливались в 6 классе. Вспомнить изученную информацию можно обратившись к уроку 5: Способы размножения растений.

У животных данная форма бесполого размножения присуща для споровиков. Подробнее о размножении этого типа одноклеточных организмов смотрите в 7 классе урок 2: Простейшие.

Вегетативное размножение – это способ бесполого размножения, при котором новый организм образуется из части материнского. Вегетативное размножение базируется на возможности организмов воссоздавать не хватающие части. Данный процесс массово встречается в природе, особенно у цветковых растений.

Можно выделить несколько способов вегетативного размножения:

Размножение частями вегетативных органов характерно для покрытосеменных растений. Органами вегетативного размножения считаются листья, стебель, корень.

Помимо этого у растений есть видоизмененные побеги – клубень, луковица, корневище, усы. Все эти части вегетативных органов используются для получения нового организма.

Одним из видов вегетативного размножения считается фрагментация.

При этом исходная особь делится на несколько частей, и затем каждая часть дополняется до целого организма. Встречается такой способ у плоских и кольчатых червей.

Одним из способов размножения считается почкование. В данном случае новая особь образуется в виде выроста – почки – на теле материнского организма, а затем отделяется от нее, превращаясь в самостоятельный, совершенно идентичный организм.Почкованием размножаются представители кишечнополостных – гидры, а также грибов – дрожжи.

При любой форме бесполого размножения наблюдается увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия. Однако,значение бесполого размножения велико. Вследствие данного типа размножения происходит быстрое увеличение численности, что позволяет многим видам существовать на планете.

Новые особи абсолютно идентичны родительским, что широко применяется человеком при вегетативном размножении культурных растений.

Есть и отрицательные стороны такого способа размножения. Вид, размножающийся только бесполым способом, может процветать довольно долго, но, в конечном счете, он обречен на вымирание. Поэтому многие особи в природе приспосабливаются к разным типам размножения.

Мейоз

При данном способе деления клеток число хромосом уменьшается вдвое. Таким образом обеспечивается половое размножение животных и спорогенез у растений. Во время мейоза наблюдается два последовательных деления, а предшествует им разовая редупликация ДНК.

Все необходимые вещества для осуществления данных процессов запасаются во время предварительной стадии – интерфазы. Каждый этап деления состоит из четырех периодов: профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Такие же фазы проходят и при митозе, но в каждом из процессов есть свои особенности.

Первый мейоз – это деление клетки, при котором количество хромосом уменьшается в 2 раза. Из одного диплоидного образования появляются два гаплоидных. В это время протекают процессы спирализации ДНК, образуется веретено деления. Кроме этого, в профазе осуществляется конъюгация гомологичных хромосом. Полученные пары образуют бивалент. В некоторых его местах хроматиды перекрещиваются. Данный процесс называется кроссинговером.

Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов

Завершающим этапом является так называемый второй мейоз. Это деление, при котором образуются клетки с гаплоидным набором хромосом, состоящих из одной хроматиды. В результате описанных процессов из одного диплоидного образования (оогония либо сперматогония) выходит 4 клетки.

Биологическим значением мейоза является образование клеток, которые обеспечивают половое размножение животных или спорообразование у высших животных. Именно такой способ воспроизведения гарантирует поддержание генетического постоянства видов.

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий