Размножение и развитие растений и животных

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 15.09.2024

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Крайне малая вероятность выживания потомства при неэкономной стратегии компенсируется у некоторых беспозвоночных тем, что они размножаются не только во взрослом, но и в личиночном состоянии. Это наблюдается у паразитических плоских червей, в частности у трематод, у нескольких видов жуков, у галлиц (их личинки вызывают образование галлов на листьях растений) и у ряда морских ракообразных. Откладывание яиц личинками многократно повышает плодовитость вида. Такие яйца развиваются обычно партеногенетически. Однако среди яйцекладущих нередок и сравнительно экономный подход к размножению. Примером заботы о потомстве среди рыб может служить колюшка: самец колюшки строит гнездо, куда 2–3 самки откладывают несколько сот икринок, которые он охраняет, а затем оберегает в нем мальков от хищников. В целом примерно 20% видов костистых рыб заботится о потомстве, причем у видов с наружным оплодотворением такую заботу проявляют чаще самцы, тогда как при внутреннем – обычно самки.

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.

Главные признаки живого организма – обмен веществ и способность к размножению. Прекращается обмен веществ – организм погибает. С прекращением размножения организмов погибнут виды, отряды и даже царства. Многоклеточные животные обладают способностью размножаться несколькими путями. В этом уроке познакомимся с главными способами размножения животных. Уточним особенности индивидуального развития организмов.

План урока:

Бесполое размножение

Можно выделить следующие способы бесполого размножения:

Деление клетки свойственно для большинства простейших. Например, для амебы свойственно прямое деление. В данном случае в клетке формируется перетяжка,которая делит ее на 2 части.

Почкование отмечается у губок и кишечнополостных. Например, при хороших условиях на теле гидры появляются выросты – почки, которые развиваются в дочерние особи и отделяются от тела исходного организма.

У губок отмечают наружное и внутреннее почкование. Наружное почкование ведет к усложнению строения губок. Часто почки остаются на материнском организме, и животное принимает вид колонии.

Бесполое размножение губок наружным почкованием

Внутреннее почкование можно рассмотреть на примере пресноводной губки-бадяги. Мягкие части тела губки распадаются на мелкие комочки. Эти комочки переживают, таким образом, высыхание водоема или замерзание. Попав в хорошие условия, содержимое почечки выходит наружу, и превращается в маленькую бадягу.

Образование спор считается одним из способов бесполого размножения растений, но свойственно и для простейших из класса споровики. Споры представляют собой клетки, покрытые плотной оболочкой и невосприимчивые к действию негативных условий среды.

Эволюционно данный тип размножения возник раньше и с его помощью быстро возрастает число видов. Но бесполое размножение не сопровождается повышением наследственной изменчивости потомков: все они похожи на материнскую особь.

Половое размножение

Большая часть животных размножается половым способом. Для данного способа необходимо участие двух экземпляров: мужского и женского, у которых образуются половые клетки – гаметы. Эти клетки сливаются, и образуется зигота или оплодотворенная яйцеклетка, дающая начало новому организму.

Однако, как и бесполое размножение, половое может осуществляться несколькими способами:

Конъюгация – своеобразный вид полового размножения, существующая у инфузорий. Иногда можно наблюдать, как эти одноклеточные организмы слипаются попарно теми сторонами, где расположены ротовые отверстия. Процесс этот очень сложный и сопровождается изменением ядерного аппарата. Удвоение числа организмов не происходит, но изменяется их генетический материал.

Остановимся на строении половых клеток. Яйцеклетка чаще всего шарообразной формы, покрыто тонкой оболочкой и неподвижна. Внутри есть цитоплазма с запасным питательным веществом – желтком. Образуются в яичнике – женской половой системе.

Размеры яйцеклеток варьируют у различных животных. Существуют формы, яйцеклетки которых не превосходят в своем диаметре 0,04 мм. Однако у птиц довольно крупные женские гаметы с большим содержанием желтка.

Количество яйцеклеток, развивающихся в организме самки, крайне варьирует. Например, крупные орлы откладывают всего 1 – 2 яйца. В гнезде у серой куропатки можно обнаружить до 26 яиц. Огромное количество икринок выметывается различными рыбами. Крупные представители осетровых рыб и треска откладывают до нескольких миллионов икринок.

В противоположность яйцеклеткам сперматозоиды всегда малы и очень подвижны. Живчик имеет нитевидное строение с утолщенным передним концом – головкой. Число мужских гамет, вырабатываемых самцами, превосходит во много раз количество яйцеклеток.Так, у самца млекопитающих за всю жизнь образуются до 340 триллионов сперматозоидов на 400 яйцеклеток, возникающих в яичниках самок. Сперматозоиды образуются в мужской половой системе.

При встрече двух разнополых гамет происходит их слияние: живчик устремляется к яйцеклетке и входит в него. Мужское и женское ядра сливаются, образуя зиготу или оплодотворенную яйцеклетку. Впоследствии из нее развивается новый организм.

Например, у пчел матка откладывает неоплодотворенные яйца в особые восковые камеры, где в дальнейшем развиваются личинки, дающие трутней. Матки и рабочие пчелы развиваются из оплодотворенных яиц, отложенных маткой. Эти яйца помещаются в малые камеры. В течение суток матка откладывает до 1500 яиц.

Половое размножение имеет огромное значение. При таком способе дочерние особи получают признаки двух родителей. Потомство, образовавшееся в результате полового процесса более жизнеспособно.

Половая система животных

Среди представителей животного царства мы встречаем большое разнообразие в структуре половых органов.

Иногда половые клетки разбросаны в разных частях тела, как например у губок. Часто образуют скопления в виде гонад или половых желез, которые представляют половую систему животных. Самое сложное строение половой системы у высших позвоночных.

Для женской половой системы свойственно наличие яичников. У млекопитающих они сходны по строению с яичниками у женщины. Также есть половые протоки – яйцеводы, матка и влагалище.

Органами половой системы самца считаются семенники, снабженные специальными протоками. В семенниках млекопитающего развиваются живчики, содержащиеся в семенной жидкости – сперме. От семенников отходят семяпроводы. Семяпровод - это в биологии протоки половых органов самца.

Такое строение половой системы характерно для раздельнополых организмов. Однако среди животных имеются и гермафродитные формы. Большинство кишечнополостных, иглокожих, членистоногих, позвоночных – раздельнополые, то есть имеются самцы, а также самки.

К гермафродитам относятся представители плоских и кольчатых червей, пиявки, оболочники.

Для гермафродитов характерно наличие органов мужского и женского полового размножения в одной особи.

К таким организмам относят дождевых червей. Интересным считается у них размножение. Несмотря на то, что в их организме есть мужские и женские половые органы, в размножении участвуют два организма. Головной конец одного направлен к хвостовой части другого. Половые клетки из одной особи попадают в семяприемник другой, происходит обмен сперматозоидами.

Размножение дождевых червей

После этого черви расходятся. Спермии остаются в семяприемниках и выделяются наружу только ко времени созревания яиц. Во время откладки яиц червь образует кокон, в котором содержатся яйца, а затем сбрасывает его. Из кокона выходят молодые особи.

Развитие организма и его типы

С периода формирования зиготы наступает индивидуальное развитие организма. Такое развитие получило название онтогенеза.

Онтогенез включает весь период существования организма от зиготы и вплоть до смерти. Представлен онтогенез 2 этапами:

Эмбриональное, или зародышевое развитие – это начальный период формирования организма. У млекопитающих он протекает внутри организма самки – внутриутробное развитие. У рептилий и птиц – внутри яйца, до выхода из него сформировавшегося детеныша.

Эмбриональное развитие включает 3 этапа

На стадии дробления зиготы образование одинаковых клеток – бластомеров. В результате быстрых, следующих друг за другом делений образуется шарообразный зародыш – бластула.

После стадии бластулы следует гаструла. Во время развития бластулы клетки ее стенки впячиваются внутрь. Происходит образование двухслойного зародыша – гаструлы.

На третьей стадии эмбрионального развития – органогенезе, происходит образование органов из листков зародыша.

Продолжительность эмбрионального периода у животных различна: у питона – 1 – 1,5 месяца, у хамелеона – 3 – 10 месяцев, у страуса – 42 дня, у кукушки – 12 суток, у коровы – 9 месяцев.

Постэмбриональное, или послезародышевое развитие наступает с этапа выхода организма из яйца или с рождения.

Выделяют 2 типа развития организма:

Прямой тип развития присущ для зверей, пернатых, рептилий. У животных с прямым развитием детеныши похожи на материнскую форму.

Зебра с детенышем

Непрямой тип развития характерен для кишечнополостных, плоских и кольчатых червей, членистоногих, а из позвоночных для амфибий.

У животных с непрямым развитием зародыш, развиваясь в яйце, превращается в личинку, которая затем разрывает оболочку яйца и начинает личиночную стадию.

Развитие животных, у которых личинка отличается от взрослой особи, называется развитием с полным превращением, или метаморфозом.

Непрямое развитие с метаморфозом свойственно насекомым. Различают несколько личиночных стадий. У бабочки личинки носят название гусениц, которые отличаются грызущими челюстями и червеобразным телом.

В дальнейшем развитии личинка переходит в стадию куколки, которая превращается во взрослое насекомое, получившее название имаго.

Лишь на 20-26 день появляются конечности, развиваются легкие, и головастику приходится подниматься к поверхности за воздухом. Превращение личинки во взрослую амфибию сопровождается глубокой перестройкой строения организма.

У организмов, личинки которых похожи на взрослые организмы и ведут сходный с ними образ жизни, относят к животным с неполным превращением. После ряда линек личинка становится половозрелой. Такое развитие наблюдается, например, у дождевых червей, пауков, клопов, кузнечиков, тараканов и других прямокрылых.

Развитие с неполным превращением

Непрямое развитие часто дает организмам значительные преимущества. Личинки и взрослые особи обитают в разных условиях, иногда даже и средах. Поэтому конкуренции за место и пищу у них не происходит.

Для некоторых это развитие обеспечивает распространение вида. Например, у многих сидячих, малоподвижных червей и моллюсков личинки свободно плавают и занимают новые места обитания.

Способность к размножению, то есть к воспроизведению себе подобных, — одно из самых характерных свойств живых организмов, будь то вирусы, бактерии, животные или растения. Размножение обеспечивает непрерывность жизни и преемственность свойств в ряду поколений. В основе размножения лежит процесс деления клетки. На сроки и интенсивность размножения разных видов влияют условия внешней среды, а у высших животных размножение находится под контролем нервной системы.

Формы размножения

Формы размножения чрезвычайно разнообразны. Одноклеточные организмы делятся путем клеточного деления — митоза, в результате него из одной клетки образуются две точно такие же. У высокоорганизованных животных размножение сопровождается сложной перестройкой работы организма, ритуалами ухаживания, гнездостроения и т. д. При всем разнообразии способы размножения можно разделить на 2 основных типа: бесполое и половое размножение.

В процессе митоза в исходной клетке (1) происходит удвоение количества хромосом, они расходятся к полюсам клетки, ядро делится, появляются две клеточные структуры с общей оболочкой (2); между ними образуется перетяжка (3), и клетка делится надвое (4)

В бесполом размножении участвует только одна особь, а в половом — две особи, при этом каждая из них производит половые клетки — гаметы. Образованию гамет предшествует особое деление клетки с уменьшением числа хромосом — мейоз, в результате каждая гамета содержит половинный набор хромосом. Гаметы сливаются, образуя оплодотворенную половую клетку — диплоидную зиготу, дающую начало новому организму.

Бесполое

Самый древний способ размножения — бесполый. Он до сих пор широко распространен в природе. Деление клетки одноклеточного организма надвое, почкование — это способы бесполого размножения. Грибы, водоросли, мхи, плауны, папоротники, бактерии, некоторые простейшие образуют защищенные оболочкой споры (специализированные клетки бесполого размножения).

Для многих растений характерен вегетативный способ размножения — то есть размножение с помощью вегетативных органов (корневища, стебля, листа) или их частей. Размножение с помощью луковиц и клубней, являющихся видоизмененными побегами, — тоже вегетативный способ размножения.

Половое

Половое размножение возникло позже бесполого, но оно существует даже у простейших и водорослей, а чем сложнее устроен организм, тем большую роль половое размножение играет в его жизни, и тем совершеннее его способы.

В простейшем случае сливаются 2 внешне одинаковые гаметы. Однако в процессе эволюции одни гаметы стали крупными, с большим запасом питательных веществ (это женские гаметы, или яйцеклетки), а другие — мелкими и зачастую подвижными (это мужские половые клетки, или спермии). Количество яйцеклеток невелико, а спермиев образуется много, так как большая часть их погибнет, не достигнув яйцеклетки. Возникают и сложные генеративные органы (у растений — цветок, у животных — гонады), которые продуцируют половые клетки и обеспечивают эффективный способ оплодотворения. У многих животных оплодотворение происходит во внешней среде. Такое оплодотворение называется внешним, а если оно происходит в половых путях самки, его называют внутренним. Для осуществления такого оплодотворения нужны особые органы.

У человека материнская яйцеклетка (1) и отцовский сперматозоид (2) объединяют свои хромосомы в оплодотворенной клетке — зиготе (3), дающей начало новому организму

Какие же выгоды сулит половое размножение? При бесполом размножении потомки имеют тот же набор генетической информации (генов), что и родительская особь, являясь ее точной копией. А при половом размножении потомки несут в себе гены двух особей в самых разнообразных сочетаниях, и это создает широчайшие возможности для естественного отбора — движущей силы эволюции.

Очень часто оба способа размножения удачно дополняют друг друга, а у ряда организмов (черви, ракообразные, насекомые) регулярная смена полового и бесполого поколений является неотъемлемой частью жизненного цикла. Это обеспечивает им жизнь в изменяющихся условиях и позволяет максимально увеличить количество рождающихся особей.

Размножение — важнейшее свойство всех живых организмов. Размножение обеспечивает воспроизведение вида и увеличение числа особей.

В процессе бесполого размножения участвует один родительский организм, который производит двух или более потомков. Потомки идентичны между собой и родительскому организму.

С помощью спор размножаются одноклеточные и многоклеточные водоросли, мхи, папоротники, хвощи и плауны.

Спора — особая клетка с плотной оболочкой, служащая для размножения и расселения. У большинства растений споры образуются в специальных органах — спорангиях. На одном растении может образоваться огромное количество спор. При попадании в благоприятные условия спора прорастает и образует новое растение.

2. Вегетативное размножение — размножение при помощи вегетативных частей растения: стеблей, корней, листьев, луковиц, клубней и т. д. Новая особь наследует все признаки и свойства материнского организма.

При половом размножении развитие нового организма начинается с оплодотворения, т. е. слияния гамет (половых клеток).

У растений половые клетки — это яйцеклетки (женские) и сперматозоиды или спермии (мужские). Сперматозоиды имеют жгутики и могут самостоятельно передвигаться, а спермии неподвижны.

Процесс слияния яйцеклетки с мужской гаметой — оплодотворение . В результате оплодотворения образуется зигота , из которой развивается зародыш . Растение, образовавшееся в результате полового размножения, имеет сходство с обоими родительскими организмами, но некоторые его признаки могут отличаться от признаков родительских особей.

Цветок — репродуктивный орган цветкового растения. В цветках формируются мужские и женские половые клетки. После опыления и оплодотворения из цветка образуются плоды с семенами.

В цикле развития высших растений и некоторых водорослей наблюдается чередование полового и бесполого способов размножения.

Читайте также: