Размножение представителей царств живых организмов

Размножение представителей различных царств живых организмов

Размножение, или репродукция, — одно из важнейших свойств живых организмов. Под размножением понимается способность организмов производить себе подобных.

Иными словами, размножение — это воспроизведение генетически сходных особей данного вида. Обычно размножение характеризуется увеличением числа особей в дочернем поколении по сравнению с поколением родителей.

При размножении обеспечивается преемственность и непрерывность жизни. Благодаря смене поколений определенные виды и их популяции могут существовать неограниченно долго, так как снижение их численности вследствие естественной гибели особей компенсируется за счет постоянного воспроизведения организмов и замещения умерших родившимися.

Виды организмов, будучи представлены смертными особями, благодаря смене поколений не только сохраняют и передают потомкам основные черты своего строения и функционирования, но и изменяются. Наследственные изменения организмов в ряду поколений приводят к изменению вида или к возникновению новых видов.

Обычно различают два основных типа размножения: бесполое и половое. Половое размножение связано с образованием половых клеток — гамет, их слиянием (оплодотворением), образованием зиготы и дальнейшим ее развитием. Бесполое размножение не связано с образованием гамет.

Формы размножения разных организмов можно представить в виде следующей схемы:

• Бесполое:
  • Одноклеточные:
    • Простое бинарное деление;
    • Множественное деление (шизогония);
    • Почкование;
    • Спорообразование;
  • Многоклеточные:
    • Вегетативное;
    • Фрагментация;
    • Почкование;
    • Полиэмбриония;
    • Спорообразование;
• Половое:
  • Одноклеточные:
  • Многоклеточные:
    • С оплодотворением;
    • Без оплодотворения.

Бесполое размножение организмов

При бесполом размножении потомки развиваются из одной материнской клетки или группы соматических клеток (части материнского организма).

Бесполое размножение одноклеточных организмов

Бактерии и протисты (амебы, эвглены, инфузории и др.) размножаются делением клетки надвое. Бактерии делятся простым бинарным делением; простейшие — митозом. При этом дочерние клетки получают равное количество генетической информации. Органоиды обычно распределяются равномерно. После деления дочерние клетки растут и, достигнув величины материнского организма, снова делятся.

Множественное деление (шизогония) характерно для некоторых водорослей и простейших (фораминифер, споровиков). При таком способе размножения сначала наблюдается многократное деление ядра без деления цитоплазмы, а затем вокруг каждого из ядер обособляется небольшой участок цитоплазмы, и деление клетки завершается образованием множества дочерних клеток.

Почкование заключается в том, что на материнской клетке образуется небольшой бугорок, содержащий дочернее ядро. Почка растет, достигает размеров материнской особи и затем отделяется от нее. Подобный тип размножении встречается у дрожжей, сосущих инфузорий и некоторых бактерий.

Спорообразование встречается у водорослей, простейших (споровики) и некоторых групп бактерий. Этот тип размножения связан с образованием спор. Споры — особые клетку, которые могут вырасти в новые организмы, Они образуются обычно в большом количестве в результате многих последовательных делений. У бактерий споры, как правило, не служат для размножения, а лишь способствуют переживанию неблагоприятных условий.

Бесполое размножение многоклеточных организмов

У растений широко распространено вегетативное размножение, при котором начало новому организму дают вегетативные органы — корень, стебель, лист, либо специализированные видоизмененные побеги — клубни, луковицы, корневища, выводковые почки и т. п.

В случае фрагментации новые особи возникают из фрагментов (частей) материнского организма. Фрагментацией могут размножаться, например, нитчатые водоросли, грибы, некоторые плоские (ресничные) и кольчатые черви.

Почкование характерно для губок, некоторых кишечнополостных (гидры) и оболочников (асцидии), у которых за счет размножения группы клеток на теле образуются выпячивания (почки). Почка увеличивается в размерах, затем у нее появляются зачатки всех структур и органов, характерных для материнского организма. Потом происходит отделение (отпочковывание) дочерней особи, которая растет и достигает размеров материнского организма. Если дочерние особи не отделяются от материнской, то формируются колонии (коралловые полипы).

У некоторых групп животных наблюдается полиэмбриония, при которой первые деления при дроблении зиготы сопровождаются разобщением бластомеров, из которых впоследствии развиваются самостоятельные организмы (от 2 до 8). Полиэмбриония распространена у плоских червей (эхинококк) и в некоторых группах насекомых (наездники). Таким способом образуются однояйцевые близнецы у человека и других млекопитаюших (например, у южноамериканских броненосцев).

Спорообразование присуще всем споровым растениям и грибам. При этом способе размножения из определенных клеток материнского организма в результате их деления (митозом или мейозом) формируются споры, которые при прорастании могут стать родоначальницами дочерних организмов.

Половое размножение организмов

При половом размножении потомки вырастают из оплодотворенных клеток, содержащих генетический материал женской и мужской половых клеток — гамет, слившихся в зиготу.

При этом ядра гамет образуют одно ядро зиготы. В результате оплодотворения, т. е. слияния женской и мужской гамет, образуется диплоидная зигота с новой комбинацией наследственных признаков, которая и становится родоначальницей нового организма.

Половое размножение одноклеточных организмов

Формами полового процесса являются конъюгация и копуляция.

Конъюгация — своеобразная форма полового процесса, при которой оплодотворение происходит путем взаимного обмена мигрирующими ядрами, перемещающимися из одной клетки в другую по цитоплазматическому мостику, образуемому двумя особями.

При конъюгации обычно не происходит увеличения количества особей, но происходит обмен генетическим материалом между клетками, что обеспечивает пере комбинацию наследственных свойств. Конъюгация типична для ресничных простейших (например, инфузорий).

При конъюгации у бактерий происходит обмен участками ДНК. При этом могут возникать новые свойства (например, устойчивость по отношению к определенным антибиотикам).

Таким образом, конъюгация у одноклеточных организмов, хотя и не приводит к увеличению числа особей, вызывает появление организмов с новыми комбинациями признаков и свойств.

Копуляция — форма полового размножения, при которой две особи приобретают половые различия, т.е. превращаются в гаметы и сливаются, образуя зиготу.

В процессе эволюции полового размножения нарастает степень различия гамет. На ранних этапах эволюции полового размножения гаметы внешне не отличаются друг от друга. Дальнейшее усложнение связано с дифференциацией гамет на мелкие и крупные. И наконец, у некоторых групп организмов большая гамета становится неподвижной. Она во много раз крупнее мелких подвижных гамет. В соответствии с эти различают следующие основные формы копуляции: изогамия, анизогамия и оогамия.

При изогамии образуются подвижные, морфологически одинаковые гаметы, однако физиологически они различаются на «мужскую» и «женскую» (изогамия встречается у раковинной корненожки полистомеллы). При анизогамии (гетерогамии) формируются подвижные, различающиеся морфологически и физиологически гаметы (такой тип размножения характерен для некоторых колониальных жгутиконосцев).

В случае оогамии гаметы сильно отличаются друг от друга. Женская гамета — крупная неподвижная яйцеклетка, содержит большой запас питательных веществ. Мужские гаметы — сперматозоиды — мелкие, чаще всего подвижные клетки, которые перемещаются с помощью одного или нескольких жгутиков (вольвокс).

Половое размножение многоклеточных организмов

При половом размножении у животных имеет место только оогамия. У водорослей и грибов встречаются все формы полового процесса. Для высших растений характерна оогамия. У семенных растений мужские гаметы — спермин — не имеют жгутиков в доставляются к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки.

У некоторых водорослей (например, у спирогиры) при половом размножении сливается содержимое двух вегетативных недифференцированных клеток, физиологически выполняющих функцию гамет. Такой половой процесс называется конъюгацией. Образовавшаяся в результате слияния протопластов коньюгирующих клеток зигота переходит в состояние покоя.

В дальнейшем при прорастании зигототы происходит редукционное деление. Из гаплоидных клеток формируются новые особи. Поскольку одновременно конъюгирует множество клеток попарно расположенных организмов спирогиры, такой процесс приводит к образованию большого числа потомков.

У многоклеточных организмов наиболее распространено половое размножение, при котором происходит оплодотворение. Как исключение встречается особая форма развития организмов из неоплодотворенных яйцеклеток (апомиксис — у растений и партеногенез — у животных).

Почкование организмов

Один из способов вегетативного размножения, осуществляющийся путём образования на материнском организме почки — выроста, из к-рого развивается новая особь.

П. свойственно нек-рым сумчатым грибам, ряду базидиальных грибов, а также печёночным мхам, размножающимся т. н. выводковыми почками. Среди животных путём П. размножаются губки, кишечнополостные, нек-рые инфузории, черви, мшанки, крыложаберные и оболочники.

У животных П. бывает наружным и внутренним. Первое делят на париетальное, при к-ром почки образуются на теле матери, и столониальное, когда почки формируются на спец. выростах — столонах (у нек-рых кишечнополостных и оболочников).

При внутр. П. новая особь развивается из обособленного внутр. участка тела матери — таковы геммулы губок и статобласты мшанок, имеющие защитные оболочки и служащие преим. для переживания в зимних или засушливых условиях, когда материнский организм погибает.

У ряда животных П. не доходит до конца — молодые особи остаются соединёнными с материнским организмом, в результате чего возникает колония. П. можно вызвать искусственно разл. неблагоприятными воздействиями на материнский организм, напр. ожогом или порезом.

При бесполом размножении не надо тратить энергию на поиски партнера, заботу о потомстве и т. п. Также при половом размножении может теряться огромное число половых клеток.

Такой проблемы нет при бесполом размножении.

При бесполом размножении численность особей увеличивается быстрее, чем при половом размножении.

Чаще всего бесполое размножение встречается у одноклеточных организмов и растений. Бесполое размножение обычно сочетается с распространением вида (у одноклеточных) и захватом жизненного пространства (у растений). Таким образом бесполое размножение позволяет виду быстро распространяться.

При бесполом размножении все дочерние особи генетически почти полностью идентичны материнской особи.

Это может быть хорошо в неизменяемых условиях окружающей среды. Однако чаще всего среда меняется, и это становится основным недостатком бесполого размножения.

Основным преимуществом полового размножения является рекомбинация родительских генов. Различное сочетание генов особей одного вида лежит в основе наследственной изменчивости. В изменяющихся условиях среды среди множества немного отличающихся между собой особей всегда найдутся те, которые лучше приспособлены к этой новой среде.

Таким образом у вида больше шансов выжить в изменчивой окружающей среде. В результате при половом размножении у видов быстрее возникают адаптации к среде.

Однако, как известно, вирусы и бактерии очень изменчивы.

В чем же дело? Дело здесь в мутациях. В этих организмах не так много ДНК. Поэтому любое ее изменение фактически приводит к возникновению немного других организмов.

Таким образом следует заключить, что каждый вид организмов приспособлен к тому способу размножения (или сочетает несколько способов), которые обеспечивают ему наибольшую выживаемость в связи с его особенностями.

Формы размножения организмов

В природе существует два типа размножения организмов: бесполое и половое.

Бесполое размножение – это образование нового организма из одной клетки или группы клеток исходного материнского организма. В этом случае в размножении участвует только одна родительская особь, которая передает свою наследственную информацию дочерним особям.

В основе бесполого размножения лежит митоз.

Существует несколько форм бесполого размножения.

Простое деление,или деление надвое, характерно для одноклеточных организмов.

Из одной клетки путем митоза образуются две дочерние клетки, каждая из которых становится новым организмом.

Почкование – это форма бесполого размножения, при которой от родительской особи отделяется дочерний организм. Такая форма характерна для дрожжей, гидры и некоторых других животных.

У споровых растений (водорослей, мхов, папоротников) размножение происходит с помощью спор,специальных клеток, образующихся в материнском организме.

Каждая спора, прорастая, дает начало новому организму.

Вегетативное размножение – это размножение отдельными органами, частями органов или тела. Оно основано на способности организмов восстанавливать недостающие части тела – регенерации.Встречается у растений (размножение стеблями, листьями, побегами), у низших беспозвоночных животных (кишечнополостных, плоских и кольчатых червей).

Половое размножение – это образование нового организма при участии двух родительских особей.

Новый организм несет наследственную информацию от обоих родителей.

При половом размножении происходит слияние половых клеток – гаметмужского и женского организма. Половые клетки формируются в результате особого типа деления.

В этом случае, в отличие от клеток взрослого организма, которые несут диплоидный (двойной) набор хромосом, образующиеся гаметы имеют гаплоидный (одинарный) набор.

В результате оплодотворения парный, диплоидный набор хромосом восстанавливается.

Признаки и особенности всех царств живой природы

Одна хромосома из пары является отцовской, а другая – материнской. Гаметы образуются в половых железах или в специализированных клетках в процессе мейоза.

Мейоз – это такое деление клетки, при котором хромосомный набор клетки уменьшается вдвое (рис. 56). Такое деление называется редукционным.

 

.Фазы мейоза:

А – первое деление; Б – второе деление. 1, 2 – профаза I; 3 – метафаза I; 4 – анафаза I; 5 – телофаза I; 6 – профаза II; 7 – метафаза II; 8 – анафаза II; 9 – телофаза II

Для мейоза характерны те же стадии, что и для митоза, но процесс состоит из двух последовательных делений (мейоз I и мейоз II).

В результате образуется не две, а четыре клетки. Биологический смысл мейоза заключается в обеспечении постоянства числа хромосом у вновь образующихся организмов при оплодотворении.

Женская половая клетка – яйцеклетка,всегда крупная, содержит много питательных веществ, часто неподвижная.

Мужские половые клетки – сперматозоиды,мелкие, часто подвижные, имеют жгутики, их образуется значительно больше, чем яйцеклеток. У семенных растений мужские гаметы неподвижны и называются спермиями.

Оплодотворение – процесс слияния мужских и женских половых клеток, в результате которого образуется зигота.

Из зиготы развивается зародыш, который дает начало новому организму.

Оплодотворение бывает наружным и внутренним.

• Наружное оплодотворение характерно для обитателей вод. Половые клетки выходят во внешнюю среду и сливаются вне организма (рыбы, земноводные, водоросли).
• Внутреннее оплодотворение характерно для наземных организмов. Оплодотворение происходит в женских половых органах. Зародыш может развиваться как в теле материнского организма (млекопитающие), так и вне его – в яйце (птицы, пресмыкающиеся, насекомые).

Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии гамет восстанавливается диплоидный набор хромосом, а новый организм несет наследственную информацию и признаки двух родителей.