У многоклеточных растений бесполое размножение нередко осуществляется вегетативными частями тела

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

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.

Биология

При бесполом размножении у растений воспроизводятся особи, подобные им. В биологии таким путем поддерживается преемственность между классами разных поколений и численность популяций на одном уровне. В процессе участвует только одна клетка. Его особенность — отсутствие гамет. Новый организм образуется у одних видов в определенных органах, а у других — из материнских клеток.

Основные понятия

Есть несколько способов бесполого размножения: вегетативное, спорообразование, почкование, полиэмбриония, деление, фрагментация. В процессе участвуют одноклеточные и многоклеточные растения. Для представителей цветковых характерно размножение семенами (половая схема) и вегетативными органами (бесполым путем). С примерами вегетативного размножения растений, их деления и спорообразования можно ознакомиться в таблице.

Способ	Описание
Деление	Осуществляется только у одноклеточных. В основе метода находится митоз (при непрямом делении в дочерних клетках равное число хромосом). Растение делится на несколько частей. Многократное деление осуществляется под одной оболочкой и называется шизогонией. Подобные схемы свойственны для таких растительных организмов, как хлорелла и плеврококк
Спорообразование	Процесс образования большого количества спор осуществляется в специальных органах спорангиях. В результате созревания происходит прорыв и рассеивание спорых (клеток с защитной оболочкой) по территории. Объясняя, какие растения размножаются спорами, биологи выделяют такие названия, как папоротники, мхи, хвощ, многоклеточные водоросли
Вегетативное размножение	Регенерация — путь размножения растений. Органами, через которые преимущественно осуществляется процесс, являются побег и корень. При создании благоприятных условий прорастают листья, стебли, клубень. Виды растительных организмов, которые можно относить к вегетативному размножению: клубника, ива

Проиллюстрировать половое размножение можно на примере канадской элодеи. В Европе встречаются только женские особи растения.

Его особенность — возможность образовывать семена и рассеиваться по водоемам вегетативным путем. Части элодеи разносят птицы. Плюсы бесполого размножения:

отсутствие необходимости в затрате энергии на поиск мужской особи;
быстрое размножение.

Из минусов процесса биологи выделяют наличие большинства видов организмов, которые при изменении природных условий становятся менее пластичными. В таком случае они уступают более сильным растительным организмам. Одноклеточные размножаются с помощью бинарного и митотического деления. Рассматривая, с помощью чего размножаются растения многоклеточные, стоит выделить специализированные и неспециализированные части материнских организмов.

Бинарное и митотическое размножение

Между бактериями происходит бинарное деление, в результате которого образуются 2 одинаковые по размеру дочерние клетки. При этом удваивается кольцевая ДНК. Одновременно с делением образуются септы (перегородки между клетками).

Для одноклеточных характерна простая схема деления.

В таком случае появляются 2 новых организма. Подобная методика наблюдается у амебы. До деления происходит рост и созревание организма.

Многообразие других процессов, предшествующих делению:

усиленный синтез органических компонентов, способствующих построению новейших органоидов;
репликация ДНК-структур.

Предварительно делится ядро, а затем удваиваются жгутики. На последнем этапе осуществляется цитокинез (расформирование цитоплазмы на части).

Для некоторых растений с корневищем, листьями, побегом и другими частями характерно последовательное многократное деление (шизогония).

Явления протекают под одной оболочкой. В конце образуется несколько клеток. Подобная схема наблюдается у хламидомонад.

В конце процесса образуются 4 клетки.

При делении малярийного плазмодия формируется более десяти новых организмов. Шизогония — основная причина, почему в мире насчитывается большое количество инфузории ихтиофтириуса (за одно деление появляется более 1 тыс. клеток). Подобный процесс осуществляется по специальной форме — циста.

Формирование спор

Водоросли, грибы и другие многоклеточные размножаются через споры (одноклеточное образование, находящееся в покое). Для плесневых грибов характерно деление внешних спор. Они образуются на кончиках гиф и выглядят как цепочки.

У некоторых видов грибов подобные образования находятся в спорангиях. Они представлены в виде расширенных гифов с оболочкой. Внутри формируются споры. Когда спорангия (оболочка) ломается, они рассыпаются. Споры легко образуются в простых клетках, к примеру, как у нитчатых водорослей.

Улотрикс участвует в двух митозах, что способствует появлению четырех новых спор со жгутиками (зооспор). Им свойственно плавать в воде до прикрепления к любой поверхности или предмету.

Затем они растут, а после многочисленных митозов формируют нить.

Вегетативный способ

Новый организм появляется от любого вегетативного органа, включая корень, побег. В каждой части растения присутствуют неспециализированные клетки, которым свойственно делиться. Их потомки способны превращаться в разные виды тканей, давая начало новым растениям. Кроме природного вегетативного размножения существует искусственное, например, черенкование. Оно используется в сельском хозяйстве.

При почковании дочерние клетки напоминают материнский организм. Они растут, формируя нужные структуры, отделяясь и развиваясь самостоятельно. Такое размножение характерно для пекарских дрожжей. На них формируется маленький вырост. К нему прикрепляется ядро, провоцируя митоз. Одно ядро движется к почке. В результате роста оно отделяется от клетки-матери, начиная самостоятельную жизнь.

Схему почкования можно составить для многоклеточных, к примеру, пресноводных гидр. Почка появляется в качестве выпячивания, в которое проникает кишечная полость. Позже вырастают щупальца и рот. Происходит самостоятельное питание. На следующем этапе образуется подошва. После этого можно наблюдать отторжение дочернего организма от материнского. Почкование наблюдается у некоторых видов кольчатых червей. Для других беспозвоночных характерна фрагментация:

тело распадается на фрагменты, которые по отдельности достраивают недостающие части;
процесс начинается на фоне механического повреждения первоначального организма.

В основе явления находится регенерация — восстановление тканей. Примеры такого размножения — водоросли, кишечнополостные.

Сельское хозяйство

Вегетативное размножение используется фермерами для увеличения количества выращиваемых культур и декоративных растений. С его помощью сокращается время прорастания, предоставляется гарантия выживаемости организмов. В сельском хозяйстве используются следующие способы размножения:

Черенкование. В процессе участвуют стебель (виноград, смородина), листья (лилия, бегония), корень (слива, роза).
Использование клубней (картофель, георгины).
Луковицы и клубнелуковицы (тюльпаны, гладиолусы).
Корневища (иван-чай).
Прививки для сращивания частей (вишня, яблоня).
Деление кустиков (пионы, маргаритки).
Отводки. Пригибается ветка к земле. Вблизи почки выполняется надрез. Насыпается земля. Если корень прорастает, выполняется его отделение от родительского организма (крыжовник).

В результате вегетативного размножения появляется клон, то есть растение, идентичное родительскому организму по генетическим признакам. В процессе деления и спорообразования происходит мутация, спровоцированная изменением окружающей среды.

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.

Бесполым называется размножение, которое происходит без образования гамет. В нём участвует одна особь, а генотип потомства такой же, как у родительской особи.

При бесполом размножении не нужно искать партнёра, потомство может оставить любая особь в любом месте. Возникает огромное количество потомков.

Недостаток этой формы размножения — идентичность всего потомства. При резком изменении условий все организмы могут погибнуть.

Деление клетки характерно для одноклеточных организмов. Бактерии делятся простым бинарным делением, а протисты (амёбы, эвглены, инфузории и др.) — митозом.

Множественное деление ( шизогония ) приводит к образованию большого числа дочерних клеток из одной исходной. Наблюдается у споровиков, например у малярийного плазмодия. Шизогония следует сразу за попаданием плазмодия в печень. Быстро образуется около тысячи клеток, каждая из которых может проникнуть в эритроциты.

Спора — специализированная клетка, состоящая из небольшого количества цитоплазмы и ядра с минимальным запасом питательных веществ, способная дать начало новому организму.

Споры образуются в обычных клетках материнского организма или в специальных органах — спорангиях — и прорастают в новый организм.

Почкование характерно для некоторых многоклеточных организмов. На теле родительской особи образуется небольшой вырост (почка), из которого затем развивается новый организм. У дрожжей и гидроидных дочерний организм отделяется и становится самостоятельным. У губок, коралловых полипов дочерние особи не отделяются, и возникают колонии.

Фрагментация — это размножение многоклеточных организмов частями тела. У грибов, лишайников, водорослей новый организм развивается из участков мицелия или слоевища. В основе фрагментации лежит регенерация — способность живых организмов восстанавливать утраченные части тела. Фрагментация наблюдается также у некоторых животных (кишечнополостных, губок, иглокожих, плоских червей и некоторых кольчатых червей).

Вегетативное размножение — это образование новых особей из вегетативных органов. В его основе тоже лежит регенерация.

Особым видом бесполого размножения является полиэмбриония . В этом случае из одной диплоидной зиготы образуется несколько зародышей.

Образующиеся при делении зиготы бластомеры разделяются, и каждый из них развивается как самостоятельная зигота. Потомки генетически идентичны и всегда одного пола.

Читайте также: