Широкое распространение бесполого размножения среди высших растений
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 18.09.2024
Вопрос 1. Докажите, что размножение — одно из важнейших свойств живой природы.
Способность к размножению или самовоспроизведению является одним из обязательных и важнейших свойств живых организмов. Размножение поддерживает длительное существование вида, обеспечивает преемственность между родителями и их потомками в ряду многих поколений. Оно приводит к увеличению численности особей вида и способствует его расселению.
Вопрос 3. Что такое бесполое размножение? Какой процесс лежит в его основе?
Различают два типа размножения: бесполое и половое.
Бесполое размножение — это тип размножения, происходящий без образования гамет. Для его осуществления необходим только один организм. В результате бесполого размножения новая особь развивается из одной или группы соматических клеток материнского организма. В основе бесполого размножения лежит митоз. При бесполом размножении дочерний организм на генетическом уровне
• Бесполое – за счет митотического деления, у растений редко за счет мейотического деления.
• Половое - за счет мейотического деления.
Вопрос 4. Перечислите способы бесполого размножения; приведите примеры.
Бесполое размножение у одноклеточных.
Бесполое размножение у многоклеточных организмов.
1. Вегетативное размножение – основано на способности организмов восстанавливать (регенерировать) недостающие части. У растений наблюдается разнообразие этой формы размножения: оно происходит путем образованием новых почек на стеблях, корнях, листьях, из которых вырастают новые растения. Они могут существовать самостоятельно, без связи с материнским организмом. Например, у многоклеточных водорослей, грибов, лишайников размножение осуществляется обрывками нитей, гиф, обломками слоевищ. Покрытосеменные могут размножаться: частями стебля (кактусы, элодея), листом (фиалка, бегония, лилия), корнями (малина, крыжовник, одуванчик), видоизмененными побегами: клубнями (картофель), луковицами (лук, чеснок, тюльпан, нарцисс), корневищами (пырей, хвощ, иван-чай), усами (земляника) и т.д. У животных в силу высокой специализации клеток организма вегетативное размножение встречается реже. Ресничные и кольчатые черви делятся перетяжками на несколько частей, в каждой из них восстанавливаются недостающие органы и, таким образом возникает сразу несколько особей. У кишечнополостных – полипы начинают быстро расти, формируются поперечные перетяжки, в результате которых образуются дочерние особи, и такой способ называется стробиляция. В этот момент полип напоминает стопку тарелок. Образовавшиеся особи – медузы отрываются и начинают самостоятельную жизнь. У некоторых видов млекопитающих (броненосец) и насекомых (осы-наездники) встречается вегетативное размножение зародышей, когда на ранних стадиях эмбрионального развития делящийся зародышевый диск дает начало нескольким особям (от 4 до 8). Подобное можно наблюдать у человека, когда разделяются бластомеры из которых будут развиваться монозиготные близнецы, (такое увеличение количества особей, называется полиэмбриония.)
2. Почкование характерно для кишечнополостных (гидра). В почку (выпячивание) входят клетки экто- и энтодермы. Почка увеличивается, на ней формируются щупальцы и эта почка отделяется от материнской особи.
3. Размножение фрагментами - (фрагментация) происходит при разделении особи на две или большее число частей, каждая из которых растет и образует новую особь. С фрагментацией связана регенерация, т.е. способность восстанавливать целостный организм. Фрагментация описана для плоских червей, немертин и морских звезд.
4. Спорообразование встречается у грибов, водорослей, мхов, плаунов, хвощей и папоротников. Споры образуются путем мейоза в обычных вегетативных клетках материнского организма или специальных органах – спорангиях и представляют собой микроскопические одноклеточные образования.
При любой форме бесполого размножения – частями тела или спорами – наблюдается увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия: все особи являются точной копией материнского организма. Совокупность особей, произошедших от одного предка путем бесполого размножения называют - клонами (греч. clon – ветвь, отпрыск).
Вопрос 5. Возможно ли появление генетически разнородного потомства при бесполом размножении?
При бесполом размножении происходит точное копирование генетического материала материнской особи, и дочерние организмы идентичны материнскому. Появление генетически разнородного потомства при бесполом размножении невозможно. Разработанным в лаборатории способом бесполого размножения является клонирование.
Клонирование дает возможность работать с отдельными клетками или небольшими зародышами. Например, при разведении крупного рогатого скота зародыш теленка на стадии недифференцированных клеток разделяют на фрагменты и помещают их в суррогатных матерей. В результате развиваются несколько идентичных телят с необходимыми признаками и свойствами.
При необходимости можно использовать и клонирование растений. В этом случае селекция про-исходит в клеточной культуре (на искусственно культивируемых изолированных клетках). И лишь затем из клеток, обладающих необходимыми свойствами, выращивают полноценные растения.
Наиболее известный пример клонирования — пересадка ядра соматической клетки в развивающуюся яйцеклетку. Эта технология в будущем позволит создать генетического двойника любого организма (или, что более актуально, его тканей и органов).
Вопрос 6. Чем половое размножение отличается от бесполого? Сформулируйте определение полового размножения.
В половом размножении участвуют специализированные половые клетки, несущие гаплоидный набор хромосом. В большинстве случаев новое поколение возникает в результате слияния двух гамет разных организмов. Поэтому, в отличие от бесполого размножения, при половом размножении дочерняя особь получает наследственную информацию от обоих родителей (50% от матери и 50% от отца) и обладает собственной комбинацией генетического материала. У многих видов, для которых характерно половое размножение, существуют мужские и женские особи, формирующие разные по размеру и свойствам гаметы: крупные неподвижные яйцеклетки и мелкие подвижные сперматозоиды. Такие виды называют раздельнополыми.
В целом можно сказать, что половое размножение — это процесс образования диплоидного дочернего организма, который происходит при участии половых клеток, несущих гаплоидный набор хромосом.
Вопрос 7. Подумайте, какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление полового размножения.
Половое размножение имеет 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.
Размножение у растений происходит двумя основными способами: вегетативным и генеративным. Вегетативное размножение осуществляется при помощи вегетативных органов растения: листьев, стебля (черенки и отводки), корневища, почки, луковицы, ползучие побеги, корневые отпрыски, листовые черенки и культурная ткань (выращивается в пробирке).
Генеративное размножение делится на несколько видов: бесполое и половое. Бесполое размножение растений происходит при помощи образования спор – специализированных клеток, которые прорастают без слияния с другой клеткой. При этом споры могут быть как диплоидными (образованы в результате митоза), так и гаплоидными (образованы в результате мейоза); распространяться как при помощи воды и ветра (мхи и папоротники), так и иметь для этого жгутики для передвижения (водоросли).
Половое размножение растений осуществляется благодаря слиянию половых клеток – гамет и образованию зиготы. Гаметы могут быть как одинаковыми в морфологическим отношении, так и совершенно разными. В данном случае принято выделять несколько типов слияния гамет: оогамия (слияние крупной неподвижной яйцеклетки и подвижного сперматозоида), гетерогамия (слияние гамет, разных по размеру) и изогамия (слияние одинаковых гамет.
№ 2. Что вы знаете о размножении животных?
Преобладающей формой размножения у животных является половое размножение, которое осуществляется при помощи слияния половых клеток, образуемых как в одном родительском организме – женском, так и в другом – мужском.
Однако есть организмы, например, представители низших беспозвоночных, которые способны к размножению бесполым путем. Такой способ подразумевает увеличение числа особей за счет образования их из соматических клеток. Основными его способами являются почкование и фрагментация. Преимущество бесполого размножения в том, что оно происходит без затрат энергии и времени на поиск партнёра противоположного пола. Недостатком является сходство потомства, потому что новые особи являются практически точными копиями своих родителей.
Значение полового и бесполого размножения для животных заключается в непрерывном пополнении и замене одинаковых или разных особей вида, которые в природе погибают по разным причинам. Также размножение позволяет увеличить численность видов, иметь перспективы в эволюционном развитии. Результат размножения – вместо старых и больных особей рождаются и развиваются молодые и здоровы организмы. Таким образом, вид сохраняется и продолжает своё существование.
Стр. 153. Вопросы после параграфа
№ 1. Что такое размножение?
Размножение – это способность всех живых организмов к воспроизведению себе подобных, что обеспечивает сохранение видов и непрерывность их пребывания в биогеоценозах.
№ 2. Каковы особенности бесполого размножения?
Бесполый способ размножения считается самым простым и древним. Он происходит при участии только одной особи и благодаря процессу деления, спорами, либо вегетативными органами. В основе такого размножения лежит митоз, а все дочерние организмы, которые возникают из материнского организма, являются его точной генетической копией. В результате все потомки идентичны между собой.
№ 3. Каково биологическое значение полового размножения организмов?
Половое размножение представляет собой биологический процесс, который направлен на увеличение числа особей, и обеспечивает продолжение существование видов. Биологическое значение полового размножения организмов состоит в том, что при слиянии двух родительских клеток новому организму передается генетическая информация обоих родителей. Таким образом, он не является точной копией какого-то из родителей, но в нем могут проявляться свойства, благодаря которым он более приспособлен к изменяющимся условиям окружающей среды для выживания.
№ 4. Почему многие культурные растения размножаются вегетативно?
Потому что при вегетативном способе размножения свойства материнского организма полностью сохранятся и передаются дочернему организму, так как новая особь формируется из части тела растения-предка. Именно такой способ позволяет сохранить все свойства растений и исключить возможные мутации, которые происходят при выращивании семян. При этом цветение растений, которые были получены в результате вегетативного размножения, начинается быстрее.
№ 5. Чем бесполое размножение отличается от полового?
Бесполое и половое размножения существенно отличаются друг от друга. И главное отличие кроется в исходных клетках. Для получения новой особи при бесполом размножении нужны соматические клетки, тогда как при половом – гаметы.
В процессе бесполого размножения участие принимает только одна особь – родитель. При этом выделяют несколько способов такого размножения:
деление (образование из родительской клетки новой клетки, что характерно для одноклеточных организмов);
фрагментация (образование нового организма из частей или сегментов тела родителя, что характерно для водорослей и некоторых представителей многоклеточных животных – кишечнополостных, иглокожих, червей);
спорообразование (при помощи специальных клеток – спор, что свойственно растениям и грибам);
вегетативно (воспроизводство при помощи вегетативных органов – корни, стебли, листья, видоизмененные побеги, что характерно для растений);
почкование (развитие новой особи из выроста на родительском организме, что свойственно для некоторых червей, кишечнополостных и дрожжевых грибов).
При половом размножении происходит слияние двух организмов, которые обмениваются генетической информацией. В нем также выделяют несколько способов:
конъюгация (взаимный обмен ядрами происходит по цитоплазматическому мостику; характерен для инфузорий, спирогиры);
партеногенез (развитие особи из яйцеклетки материнского организма без участия самца; встречает у тли, дафний, некоторых ящериц и пчел);
гермафродизм (наличие гамет только у одной особи, т есть, родитель одновременно выполняет роль и матери, и отца; характерно для плоских червей, морского окуня, виноградных улиток);
копуляция (слияние гамет и образование одноядерной зиготы; характерно для водорослей, цветковых растений, большинства беспозвоночных и позвоночных животных).
Таким образом, можно сделать вывод, что при бесполом размножении при условии отсутствия мутаций, новая особь является точной копией материнского организма. При половом – все потомки получаются разные, но сочетают в себе наследственные признаки и материнского, и отцовского организма.
Стр. 153. Задание
№ 1. Рассмотрите рисунок 98 и составьте план рассказа о вегетативном размножении цветковых растений. Подберите примеры.
Какие бывают способы вегетативного размножения растений?
Условия, необходимые для вегетативного размножения растения (достаточный уровень влажности, тепло, доступ света).
Части растений, которые подходят для вегетативного размножения (черенок, листья, усики, корни).
Примеры растений, которым свойственно вегетативное размножение (ландыш, ирис, картофель, лук, смородина, фиалка, бегония).
У ряда растений, к которым относятся мхи, водоросли и папоротники, бесполое размножение осуществляется при помощи спор. Спора – это клетка, которая защищена от механических повреждений и высыхания толстой оболочкой, и формируется в специальных образованиях растения – спорангиях. Она содержит ядро и цитоплазму.
Особенность спор в том, что они очень легкие, маленькие по размеру, а потому быстро распространятся при помощи ветра, воды, птиц или животных на разные территории. При наступлении благоприятных условий – достаточное количеств тепла, влаги и света споры могут прорастать, чем дают начало новым молодым организмам.
Первыми высшими растениями, которые размножались при помощи спор, были риниофиты. Произошли они от многоклеточных водорослей около 400 млн. лет назад в результате эволюции. Они в свою очередь дали начало современным высшим семенным и споровым растениям,
Жизненный цикл высших споровых растений, как и некоторых видов водорослей, объединяет в себе чередование особей полового и бесполого поколений. Особи полового поколения могут размножаться как половым, так и бесполым способом. У современных высших растений также сформированы две эволюционные группы: гаплоидная и диплоидная. К гаплоидной группе относятся мхи, у которых в жизненном цикле преобладает гаметофит, а спорофит занимает второстепенное положение. К диплоидной группе относятся хвощи, плауны и папоротники, у которых гаметофит редуцирован и выглядит как заросток.
Стр. 153. Подумайте
Почему при половом размножении потомство оказывается разнообразным?
Потому что при половом размножении происходит слияние двух половых клеток – гамет, каждая из которых содержит свой набор генетической информации. При оплодотворении образуется новый живой организм, клетки которого наследуют половинный набор информации из обоих родителей. Таким образом, потомство хоть и наследует часть генов, благодаря которым может быть похожим на своих предков, но оказывается совсем разным и разнообразным.
Рис. 1. ГДЗ биология 6 класс Пасечник, Суматохин, Калинова Просвещение 2019-2020 Задание: 36 Размножение организмов и его значение
Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Бесполое размножение - э то древний способ воспроизведения себе подобных, свойственный организмам всех царств живой природы, особенно прокариотам. Такой способ размножения, осуществляющийся без участия половых клеток, широко распространен у одноклеточных организмов, у грибов и бактерий.
У одноклеточных и многоклеточных организмов бесполое размножение осуществляется делением и почкованием. Деление у прокариот идет путем перетяжки клетки на две части. У эукариот деление происходит сложнее и обеспечивается процессами, протекающими в ядре.
Примером бесполого размножения служит вегетативное размножение у растений. У некоторых животных также встречается вегетативное размножение. Его называют размножением путем фрагментации, т. е. частями (фрагментами) тела, из которых развивается новая особь. Размножение фрагментами характерно для губок, кишечнополостных (гидра), плоских червей (планария), иглокожих (морские звезды) и некоторых других видов.
Примечательно, что при бесполом размножении отделившиеся дочерние особи полностью воспроизводят свойства материнского организма. Попав в другие условия среды, они могут проявить свои свойства иначе главным образом лишь в размерах (величине) новых организмов. Наследственные свойства остаются неизменными.
Способность повторять в дочерних организмах неизменные наследственные качества родителя, т. е. воспроизводить однородное потомство, – уникальное свойство бесполого размножения.
Бесполое размножение позволяет сохранить неизменными свойства вида. В этом заключается важное биологическое значение этого типа размножения. Организмы, появившиеся бесполым путем, обычно развиваются значительно быстрее, чем появившиеся путем полового размножения. Они быстрее увеличивают свою численность и значительно быстрее осуществляют расселение на большие территории.
У большинства одноклеточных и многоклеточных организмов бесполое размножение может чередоваться с половым.
Бесполое размножение является древнейшим способом размножения и широко распространено у низкоорганизованных организмов. Отсутствует у моллюсков, членистоногих, позвоночных. Бесполое размножение характерно для высших растений.
Cпорообразование — развитие специальных клеток — спор, с помощью которых происходит размножение организмов.
Данная форма размножения встречается у водорослей, грибов, мхов и папоротникообразных (хвощевидных, плауновидных и папоротниковидных). У семенных растений формируются мегаспоры (макроспоры) и микроспоры, которые не покидают материнский организм, а прорастают в половое поколение (женские и мужские гаметофиты), которое обеспечивает половое размножение.
У водорослей из некоторых клеток формируются зооспоры , которые способны свободно передвигаться в воде.
У более высоко организованных растений споры образуются в специальных органах — спорангиях.
Споры наземных растений очень мелкие. Они содержат ядро, цитоплазму и покрыты плотной оболочкой, хорошо защищающей от неблагоприятных условий.
Каждая такая клетка даёт начало новому организму. Число образуемых растениями спор огромно. Споры очень маленькие и лёгкие, поэтому ветром и водой распространяются на большое расстояние от материнского организма.
У многих растений (мхов, папоротникообразных) размножение спорообразованием чередуется с половым размножением. Споры могут образовываться в результате митоза (водоросли, грибы) и в результате мейоза (грибы и все высшие растения).
Вегетативное размножение — один из способов бесполого размножения, свойственный растениям и грибам, который заключается в образовании новой особи из части родительского организма. Вегетативное размножение приводит к образованию генетически однородных особей и основано на способности организма к регенерации (восстановлению).
У растений и грибов вегетативное размножение происходит путём отделения участков тела (у водорослей — талломов и высших грибов — мицелия) или образования специализированных участков — выводковых почек или клубеньков у водорослей, соредий и изидий у лишайников и т. д.
Специализированное вегетативное размножение — это отделение от материнской особи развитых дочерних особей или их зачатков (опадающие пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных), возникающих из специализированных побегов размножения (клубни, луковицы, клубнелуковицы, столоны, корневища).
У некоторых видов цветковых растений вегетативное размножение приводит к разрастанию и освоению дочерними особями новых территорий.
Почкование — тип бесполого размножения, при котором дочерние особи формируются из выростов тела материнского организма (почек).
Почкование характерно для многих грибов, печёночных мхов и животных (простейшие, губки, кишечнополостные, некоторые черви, мшанки, крыложаберные, оболочники).
В ряде случаев почкование приводит к образованию колоний.
Почкование, при котором новый организм вырастает на теле родителя, характерно для кишечнополостных. Например, гидры (мелкие пресноводные полипы) часто размножаются почкованием в весенне-летний период. На родительской особи образуется небольшой вырост, который увеличивается до размеров взрослой особи и затем отделяется.
Многие одноклеточные, например клетки дрожжей, также размножаются почкованием.
Фрагментация — один из способов бесполого размножения, который происходит при делении материнской особи на две или несколько частей (фрагментов), каждая из которых растёт и развивается в новый организм.
Ряд плоских и кольчатых червей, иглокожие (морские звёзды) могут размножаться посредством расчленения тела на несколько фрагментов, которые затем достраиваются до целостного организма. В основе фрагментации лежит регенерация, способность некоторых организмов восстанавливать утраченные органы или даже части тела. К примеру, если от морской звезды отделить луч, то из него может вырасти новая морская звезда.
Гидра способна восстановиться из 1/200 части своего организма. Обычно размножение фрагментацией происходит при повреждениях. Самопроизвольную фрагментацию осуществляют только плесневые грибы и некоторые морские черви.
Растениям, в зависимости от типа, характерно бесполое и половое размножение. Способ воспроизводства без слияния гамет называется бесполым размножением у растений.
Бесполым путём способны размножаться одноклеточные и многоклеточные растения. Многие цветковые растения облагают способностью размножаться половым (семенами) и бесполым (вегетативными органами) путём. Для бесполого размножения достаточно одной особи. Способы и примеры бесполого размножения у растений представлены в таблице.
Способ
Особенности
Пример
Характерно только для одноклеточных растений. В основу положен митоз – процесс непрямого деления, при котором дочерним клеткам достаётся одинаковое количество хромосом. Растения могут делиться на две и более части. Многократное деление под одной оболочкой называется шизогонией (хламидомонада)
Хлорелла, эвглена зелёная, плеврококк
Образование многочисленных спор в специальных органах – спорангиях. При созревании спорангий прорывается, и лёгкие споры рассеиваются на больших территориях. Спора – это клетка, окружённая защитной оболочкой
Многоклеточные водоросли, папоротники, хвощ, мхи
Происходит путём регенерации растений. Размножение вегетативными органами растений (побегами, корнями). При создании благоприятных условий у разных растений могут прорастать листья, стебли, части корней. Может происходить естественно, например, с помощью усиков, или искусственно при вмешательстве человека
Клубника, ива, черёмуха, многоклеточные водоросли
Рис. 1. Деление хламидомонады.
Двудомное растение элодея канадская размножается половым путём. Однако в Европу попали только женские особи. Несмотря на возможность образовывать семена, элодея успешно расселилась по водоёмам вегетативным путём. Птицы переносят части растений на лапках.
Рис. 2. Элодея канадская.
Значение для человека
С помощью вегетативного размножения выращивают культурные и декоративные растения. Такой метод значительно сокращает время прорастания и даёт гарантию выживаемости растения.
Человеком применяются следующие способы:
- черенкование – размножение участком стебля (смородина, виноград, рябина), листа (гиацинты, бегония, лилия) или корня (хрен, слива, роза);
- размножение клубнями (георгины, топинамбур, картофель);
- воспроизводство луковицами или клубнелуковицами (гладиолусы, тюльпаны, нарциссы);
- размножение корневищами (тысячелистник, пырей ползучий, иван-чай);
- прививки – сращивание частей растений (яблоня, вишня, груша);
- деление кустов – размножение частью выкопанного и поделённого куста (пион, флоксы, маргаритки);
- отводки – пригибание ветвей к земле, около почки делают надрез и присыпают землёй, а после прорастания корней отделяют от родительской особи (крыжовник, лещина, шелковица).
При вегетативном размножении образуется клон, т.е. генетически идентичное родителю растение. При делении и спорообразовании в результате индивидуального развития могут происходить мутации под действием окружающей среды, поэтому дочерние особи могут отличаться от родительских.
Читайте также: