Вследствие чрезвычайно высокого , по уровню их существования и строения, сформировалось несколько типов размножения и постэмбрионального развития, что передают гены потомству и продолжают обеспечивать выживание вида.
Процесс размножения является одним из важных свойств организмов и разделяется на два способа: бесполый и половой .
Половой способ используют животные со сложным строением организма такие, как , ракообразные, и, в основном, все позвоночные.
Животные имеют два механизма оплодотворения: внешнее и внутреннее.
Внешнее оплодотворение
Одним из них является внешнее оплодотворение , при котором яйцеклетки и сперматозоиды сливаются вне организма животного. Например, такой способ оплодотворения используют рыбы и земноводные. Этот тип оплодотворения называют нерестом, он происходит в водной среде. Соответственно сперме требуется вода, чтобы подплыть к отложенным яйцам, а яйца в свою очередь нуждаются в воде для предотвращения высыхания. Большинство водных беспозвоночных, большинство рыб и некоторые амфибии используют внешнее оплодотворение. Эти животные выпускают большое количество спермы и яиц, поскольку несут значительные потери гамет в воде. Поэтому, рыбам просто необходимо выметывать большое количество икры. Так, самки окуня мечут по 200-300 тыс. икринок, а самки трески − до 10 млн. Кроме того, поведение ухаживания у некоторых видов приводит к одновременному выпуску гамет, что помогает обеспечить яйцеклетку спермой.
Гаметы, или половые клетки , - репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие в гаметном, в частности половом, размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, произведших гаметы. Википедия
Обращая внимание на размножение серебряного карася необходимо отметить, что тут встречаются однополые популяции (обычно отсутствуют самцы). Развитие яиц этого вида происходит после того, когда в них проникает сперматозоид совершенно другого вида рыбы (карпа, золотого карася, линя). Но при этом стандартного оплодотворения не происходит. В данном случае сперматозоид является лишь раздражителем, который пробуждает яйцо к развитию.
К такому виду внешнего оплодотворения, а точнее нересту также относят морских коньков. Они как никто завораживающе романтично спариваются и танцуют до тех пор, пока самка не вложит свои икринки в специальный мешочек самца. Получается морской конек – это сознательный самец, который беременеет и вынашивает свое потомство. После того как самец родит, он оставляет своих детенышей, чтобы они развивались и заботились о себе самостоятельно.
Внутреннее оплодотворение
Другим примером полового размножения является внутреннее оплодотворение , при котором самец вводит сперму внутрь репродуктивного тракта самки, где оплодотворяются яйцеклетки. Данное оплодотворение − это адаптация к жизни на суше, поскольку она уменьшает потерю гамет, которая возникает во время внешнего оплодотворения. Сперматозоиды снабжены жидкостью (спермой), которая обеспечивает водную среду внутри тела самца. Спаривание и репродуктивная готовность координируются и контролируются гормонами, поэтому сперматозоиды и яйцеклетки объединяются в соответствующее время.
После внутреннего оплодотворения большинство рептилий и всех откладывают яйца, которые окружены жесткой мембраной или оболочкой. Их яйца имеют четыре мембраны: амнион, аллантоис, желточный мешок и хорион. Амнион содержит жидкость, окружающую эмбрион; аллантоис хранит мочевые отходы эмбриона и содержит кровеносные сосуды, которые приносят кислород эмбрионам и отбирают углекислый газ. Желчный мешок держит заложенную пищу, а хорион окружает эмбрион и другие мембраны. У птиц и рептилий эмбрион созревает вне тела и защищен оболочкой.
В основном все (коровы, яки, бегемоты, кролики, собаки и много других) используют внутреннее оплодотворение, но есть и исключение – , такие как и , которые откладывают яйца.
Половое размножение имеет свои «плюсы»: образовавшиеся особи несут в себе признаки обоих родителей и этот вид животных не исчезнет; они лучше приспосабливаются к среде обитания.
Среди животных также встречается партеногенез – это единая форма полового размножения, во время которой зародыш развивается из одной половой клетки без какого-либо оплодотворения. Такое размножение присуще обычно для насекомых, некоторых ракообразных и червей.
Бесполое размножение – это процесс, при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток − гамет. Такое размножение обычно используется у менее сложных организмов.
Например, амеба делится на две части. Этот тип бесполого размножения называется бинарным делением. Это очень быстрый и эффективный способ для бактерий и подобных типов клеток для создания потомства.
Раздельнополые животные
Существует много раздельнополых животных . Но среди низших много таких видов, которые имеют одновременно половые железы и самца и самки. Этих животных называют гермафродитами. К ним относят многих плоских червей: печеночных сосальщиков, бычьих солитеров, свиных солитеров и других.
После оплодотворения происходит серия этапов развития, во время которых устанавливаются первичные зародышевые слои и реорганизуются с образованием эмбриона. Во время этого процесса ткани животных начинают специализироваться и организовываться в органы и системы органов, определяя их будущую морфологию и физиологию.
Развитие – это процесс формирования организма, тесно связанный с ростом. Существует два типа развития животных: прямой и непрямой или с перевоплощением.
Прямой тип развития – это развитие дочерних организмов очень похожих на взрослых. Сюда относятся паукообразные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие, черви.
Непрямой тип развития – это развитие, в котором создается личинка, отличающаяся от организма взрослой особи как внешним, так и внутренним строением, характером движения, кормлением. Сюда относятся насекомые, амфибии, кишечнополостные животные. В случае непрямого развития личинки и взрослые особи живут в разных условиях и поэтому не составляют конкуренции между собой за территорию и еду. Благодаря этому, вид может иметь большое количество особей. Например, у бабочек личинки едят листья растений, а взрослые особи питаются нектаром цветов. Личинка жабы питается водорослями, одноклеточными, а взрослые жабы – насекомыми и их личинками. Соответственно непрямой тип развития дает организму значительные преимущества.
Каждое животное имеет свой жизненный цикл со своими фазами развития. Существует простой и сложный цикл . Сложный жизненный цикл характерен чередованием поколений (одно поколение печеночного сосальщика размножается половым путем, другое – бесполым) или связан с перевоплощением организма. Например, у кузнечиков простой цикл: яйцо – личинка – взрослое насекомое. А бабочки имеют сложный жизненный цикл: яйцо – личинка – куколка – взрослая особь.
Личинка жука-короеда
Личинки часто составляют стадию жизни, которая используется для кормления или рассеивания. У многих видов личиночная стадия самая длинная, а взрослая − короткая стадия исключительно для размножения. Например, у мотыльков шелкопряда взрослые не имеют ротовых частей и не могут питаться. А личинки должны есть достаточно, чтобы выжить и в итоге спариваться. Действительно, большинство самок мотыльков, как только они выходят из своей куколки, летают только один раз, чтобы отложить яйца. Затем они умирают.
Многие животные обладают регенерацией – возобновлением потерянных частей тела. Малейшая часть гидры может дать начало новому организму. Среди хордовых животных наилучшим образом развита регенерация у земноводных, чуть слабее – у рептилий (они могут возобновлять отпавшие хвосты). У других животных эта функция остается на уровне заживления ран.
Каждому животному характерно свое индивидуальное развитие с такими стадиями :
— эмбриональная (от оплодотворения к рождению);
— неполовозрелая;
— взрослая половозрелая;
— старение и смерть.
Роль генов Homeobox (Hox) в развитии животных
С начала XIX века ученые отмечали, что многие животные, от простого до сложного, имеют сходную эмбриональную морфологию и развитие. Удивительно, что эмбрион человека и эмбрион лягушки, на определенной стадии эмбрионального развития, кажутся удивительно похожими. Долгое время ученые не понимали, почему так много видов животных выглядели одинаково во время эмбрионального развития, но становились совершенно другими, когда взрослели. В конце 20-го века был обнаружен определенный класс генов, которые диктуют направление развития. Эти гены, которые определяют структуру животных, называются «гомеотическими генами». Они содержат последовательности ДНК, называемые гомеобоксами, с определенными последовательностями, называемыми генами Hox. Это семейство генов отвечает за определение общего плана тела: количество
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
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 3060 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. См. также ВОДОРОСЛИ; 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. См. также СИСТЕМАТИКА ЖИВОТНЫХ.
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 (см. также КЛЕТКА; 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. См. также ЯЙЦО.
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. ó льшую 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 (см. также ПОВЕДЕНИЕ ЖИВОТНЫХ)
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.
О половом размножении растений см . СЕМЯ .
ЛИТЕРАТУРА Мэйнард Смит Дж. Эволюция полового размножения . М., 1981Гормональная регуляция размножения у млекопитающих . М., 1987
Докинз Р. Эгоистичный ген . М., 1993
Основная статья: Бесполое размножение
Бесполое размножение - форма размножения, не связанная с обменом генетической информацией между особями - половым процессом.
Бесполое размножение является древнейшим и самым простым способом размножения и широко распространено у одноклеточных организмов (бактерии, сине-зелёные водоросли, хлореллы, амёбы, инфузории). Этот способ имеет свои преимущества: в нём отсутствует необходимость поиска партнёра, а полезные наследственные изменения сохраняются практически навсегда. Однако при таком способе размножения изменчивость, необходимая для естественного отбора, достигается только за счёт случайных мутаций и потому осуществляется очень медленно. Тем не менее, следует отметить, что способность вида к бесполому размножению не исключает способности к половому процессу, но тогда эти события разнесены во времени.
Наиболее распространённый способ размножения одноклеточных организмов - деление на две части, с образованием двух отдельных особей.
Среди многоклеточных организмов способностью к бесполому размножению обладают практически все растения и грибы - исключением является, например, вельвичия. Бесполое размножение этих организмов происходит вегетативным способом или спорами.
Среди животных способность к бесполому размножению чаще встречается у низших форм, но отсутствует у более развитых. Единственный способ бесполого размножения у животных - вегетативный.
Широко распространено ошибочное мнение, что особи, образовавшиеся в результате бесполого размножения, всегда генетически идентичны родительскому организму (если не брать в расчёт мутации). Наиболее яркий контрпример - размножение спорами у растений, так как при спорообразовании происходит редукционное деление клеток, в результате чего в спорах содержится лишь половина генетической информации, имеющейся в клетках спорофита (см. Жизненный цикл растений).
Половое размножение
Половое размножение сопряжено с половым процессом (слиянием клеток), а также, в каноническом случае, с фактом существования двух взаимодополняющих половых категорий (организмов мужского пола и организмов женского пола).
При половом размножении происходит образование гамет, или половых клеток. Эти клетки обладают гаплоидным (одинарным) набором хромосом. Животным свойствен двойной набор хромосом в обычных (соматических) клетках, поэтому гаметообразование у животных происходит в процессе мейоза. У многих водорослей и всех высших растений гаметы развиваются в гаметофите, уже обладающим одинарным набором хромосом, и получаются простым митотическим делением.
По сходству-различию возникающих гамет между собой выделяют несколько типов гаметообразования:
изогамия - гаметы одинакового размера и строения, со жгутиками
анизогамия - гаметы различного размера, но сходного строения, со жгутиками
оогамия - гаметы различного размера и строения. Мелкие, имеющие жгутики мужские гаметы, называются сперматозоидами, а крупные, не имеющие жгутиков женские гаметы - яйцеклетками.
При слиянии двух гамет (в случае оогамии обязательно слияние разнотипных гамет) образуется зигота, обладающая теперь диплоидным (двойным) набором хромосом. Из зиготы развивается дочерний организм, клетки которого содержат генетическую информацию от обеих родительских особей.
Животные, как и растения, размножаются бесполым и поповым способами. Особенности размножения многоклеточных животных во многом определены условиями их обитания.
Бесполое размножение
Бесполое размножение характерно для наиболее просто устроенных животных, например, гидры. Летом при благоприятных условиях она размножается почкованием. На тело гидры образуется выпячивание стенки тела - ночка, которая растет, формируя на вершине рот и зачатки щупалец. Почка у основания отшнуровывается, падает на дно и переходит к самостоятельной жизни. Иногда почкование идет так энергично, что еще до отрывания первой почки на гидре успевают образоваться 2-3 другие.
Половое размножение
Многие животные, в том числе и гидра, перед наступлением холодов размножаются половым путем. Начинается этот процесс с образования половых клеток - гамет. Мужские половые клетки животных - сперматозоиды. Они мелкие и подвижные в отличие от спермиев. Сперматозоиды формируются у самцов к мужских половых железах - семенниках. Женские половые клетки яйцеклетки неподвижны и имеют большой запас питательных веществ. Они образуются у самок в женских половых железах - яичниках. При половом размножении происходит слияние двух половых клеток - яйцеклетки и сперматозоида. Этот процесс называется оплодотворением. Из образовавшейся клетки - зиготы формируется новый организм, сочетающий признаки обоих родителей.
Преимущество полового размножения перед бесполым состоит в том, что потомки похожи на родителей и в то же время незначительно отличаются от них и от друг от друга. Это позволяет организмам одного вида лучше приспособиться к меняющимся условиям обитания.
У большинства рыб и земноводных (лягушки, жабы, тритоны) яйцеклетки оплодотворяются сперматозоидами в окружающей их водной среде. Такое оплодотворение называется наружным. Если оплодотворение клетки происходит внутри тола самки, оно называется внутренним. Внутреннее оплодотворение характерно для насекомых, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих.
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.
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.
Вопрос 1.
Животный мир сострят из отдельных единиц - видов. Каждая особь данного вида смертна, и существование вида поддерживается размножением организмов. Таким образом, дискретность жизни предполагает ее воспроизводство, т. е. процесс размножения. Другими словами, размножение можно определить как свойство организмов оставлять потомство.
Вопрос 2.
При бесполом размножении участвует только одна родительская особь, которая делится, почкуется или образует споры. При бесполом размножении организм возникает из соматических клеток и источником изменчивости могут быть случайные мутации. В случае полового размножения
особи нового поколения появляются при участии двух организмов: материнского и отцовского. Новый организм возникает из специализированных половых клеток или особей выполняющих эти функции. Преимущество полового размножения (эволюционно оно появилось позднее бесполого) состоит в перекомбинации наследственных признаков обоих родителей, что является источником изменчивости. Потомство более жизнеспособное и приспособленное к условиям существования. Быстрее происходит эволюция.
Вопрос 3.
Половое размножение
характерно для большинства обитателей нашей планеты. И это не случайно, ведь этот способ размножения даёт очень большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым. Это обусловлено тем, что генотип потомков возникает путем комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности организмов в приспособлении к условиям окружающей среды. Половой процесс заключается в слиянии двух клеток – гамет. Формированию гамет предшествует особая форма деления – мейоз, который приводит к уменьшению количества хромосом вдвое.
Вопрос 4
.
Половые клетки
– гаметы
. Мужские половые клетки называются сперматозоидами
, а женские – яйцеклетки
.
Вопрос 5.
Сперматозоиды
развиваются в семенниках, яйцеклетки
- в яичниках. Зрелые половые клетки несут одинарный (гаплоидный) набор хромосом. Число хромосом в гаплоидном наборе всегда в два раза меньше, чем в соматических (диплоидных) клетках.
Вопрос 6.
Женские половые клетки – яйцеклетки
– неподвижные, шарообразной формы и покрытые оболочками. Яйцеклетки готовы к оплодотворению непосредственно после завершения мейоза.
Яйцеклетки значительно крупнее соматических клеток, т.к. содержат питательные вещества. У некоторых видов животных накапливается столько желтка, что яйцеклетки становятся видимыми невооруженным глазом (Например: икринки рыб и земноводных, яйца рептилий и птиц).
Мужские половые клетки - сперматозоиды
- очень мелкие и способны двигаться. Сперматозоиды млекопитающих имеют головку, шейку и хвост. Головка содержит ядро и немного цитоплазмы. На переднем конце головки есть акросома (видоизмененный комплекс Гольджи), содержащая ферменты для растворения оболочки яйцеклетки при оплодотворении. В шейке есть центриоли и митохондрии. От шейки отрастает хвост, представляющий собой жгутик, необходимый для передвижения.
Вопрос 7.
Животных, у которых особи способны образовывать только сперматозоиды (мужские особи) или только яйцеклетки (женские особи), называются раздельнополыми.
Вопрос 8.
Гермафродиты
– это обоеполые организмы, особи которых обладают одновременно органами разных полов.
Вопрос 9.
Партеногенез
(гр. parthenos
– девственница, genos
– рождение) – одна из модификаций полового размножения, при котором женская гамета развивается в новую особь без оплодотворения мужской гаметой. Встречается как в царстве животных, так и в царстве растений.
Вопрос 11.
Оплодотворение
- соединение двух гамет, в результате чего образуется оплодотворенное яйцо - зигота - начальная стадия развития нового организма.
Зигота содержит материнскую и отцовскую гаметы. В зиготе возрастает ядерно-плазменное соотношение. Резко усиливаются обменные процессы. Зигота способна к дальнейшему развитию.
Сущность оплодотворения состоит во внесении сперматозоидом отцовских хромосом. Сперматозоид оказывает стимулирующее влияние, вызывающее начало развития яйцеклетки.
Вопрос 12.
Наружное оплодотворение
характерно для животных, обитающих в воде (рыбы, мфибии). Яйцеклетки и сперматозоиды выделяются в воду, и там происходит их слияние.
