Бесполые формы размножения

Способность к размножению – одна из важнейших особенностей живого. В процессе размножения происходит передача генетического материала от родителей потомкам. Значение размножения для вида в целом состоит в непрерывном восполнении количества особей данного вида, умирающих по различным причинам. Кроме того, размножение позволяет в благоприятных условиях увеличить количество особей.

В одних случаях размножение происходит непрерывно в течении всей жизни организма, в других – только один раз. Иногда размножение начинается после прекращения роста особи, а иногда оно возможно и в процессе роста. Способы размножения можно разделить на три группы: бесполое, вегетативное и половое. Нередко первые две формы объединяют в бесполое размножение в общем смысле этого слова.

При бесполом размножении имеется только один родитель. В результате образуется потомство (клон), генетически идентичное родителю; только в результате случайных мутаций генетический материал может измениться.

Одноклеточные организмы размножаются посредством деления (митоза). У споровиков практикуется множественное деление (шизогония), когда одна клетка образует множество дочерних клеток. Бактерии, протисты, грибы и растения могут образовывать споры – одноклеточные репродуктивные единицы. Они могут развиваться внутри особых спорангиев (у водорослей и низших грибов) или на поверхности ответвления таллома (у высших грибов). У водных растений споры подвижны. Спора состоит из ядра и цитоплазмы и содержит лишь минимально необходимый запас питательных веществ; из-за этого споры часто гибнут, попадая в неблагоприятные условия. Однако это с лихвой компенсируется огромным количеством образующихся спор и их микроскопическими размерами, благодаря которым они легко переносятся ветром, водой и животными. Отметим также, что многие организмы способны производить и половые споры.

Вегетативное размножение отличается от бесполого тем, что начало новому организму даёт не одна клетка, а многоклеточные зачатки, иногда сложно дифференцированные. Вегетативное размножение осуществляется в самых различных формах.

- Почкование. Новая особь образуется в виде выроста (почки) на теле родителя, а затем отделяется от него, превращаясь в самостоятельный организм. Почкование встречается у губок, кишечнополостных, мшанок, некоторых растений, одноклеточных дрожжей.

- Фрагментация. Разделение особи на несколько частей, каждая из которых растёт и образует новую особь. Тесно связана с регенерацией – способностью восстанавливать утраченные органы и части тела. Фрагментами могут размножаться нитчатые водоросли, многие черви, иглокожие, оболочки.

Собственно вегетативное размножение. От растения отделяется относительно большая дифференцированная часть, которая развивается в самостоятельное растение. Обычно растение образует структуры, специально предназначенные для вегетативного размножения; нередко в них запасаются питательные вещества, позволяющие растению перезимовать или перенести засуху. Среди подобных структур можно выделить следующие:

- луковица (лук, тюльпан) состоит из короткого стебля и мясистых листьев, а сверху покрыта остатками прошлогодних листьев; содержит в себе одну или несколько дочерних луковиц, каждая из которых может образовать побег;

- клубнелуковица (гладиолус, крокус) в отличие от луковицы представляет собой вздутое основание стебля; мясистые листья отсутствуют;

Луковица и клубнелуковица в продольном разрезе

- клубень (картофель, георгины) – это корневое или стеблевое утолщение; из пазушных почек на них развиваются новые особи. В отличие от клубнелуковиц клубни зимуют только один раз, после чего ссыхаются;

Стеблевой и корневой клубни

- корневище (валериана, астра) – это подземный стебель, растущий горизонтально; он может быть толстым и коротким, может быть тонким и длинным. Корневище несёт на себе листья и почки;

- корнеплод (репа, морковь) представляет собой утолщённый главный корень, в котором содержится большое количество питательных веществ;

Слева направо: корневище, корнеплод

- столон (крыжовник, смородина) – это ползучий горизонтальный стебель, стелящийся по почве. Столон не предназначен для зимовки;

- ус (земляника, лютик) – разновидность столона; ус растёт относительно быстро и несёт листья с почками, которые дают начало придаточным корням и новым растениям;

Слева направо: столон, ус

В вегетативном размножении могут участвовать и неспециализированные структуры, например, черенки. Это части растения, которые в подходящих условиях могут пускать корни, превращаясь в самостоятельные растения.

Высшие животные не могут размножаться бесполым путём, однако удачные опыты, проведённые в последнее время, показывают, что эти организмы можно клонировать искусственным путём.

 

На листьях каланхое Дайгремонта могут образовываться новые растения

Половое размножение

В половом размножении участвуют две родительские особи. Ему предшествует образование в организмах родителей в результате мейоза специализированных половых клеток – гамет, каждая из которых несёт одинарный (гаплоидный) набор хромосом. Само размножение заключается в оплодотворении – слиянии гамет в зиготу. Зигота делится, образует специализированные ткани, и, в конце концов, получается взрослый организм.

Мужские и женские половые клетки у животных обычно образуются в половых железах (семенниках и яичниках). Они могут находиться в разных особях или в одной; в последнем случае особи называются гермафродитами. Гермафродитизм – наиболее примитивная форма размножения, характерная для многих низших животных (в том числе солитеров, дождевых червей, улиток) и цветковых растений. Гермафродитизм делает возможным самооплодотворение, что существенно, в первую очередь, для малоподвижных видов или особей, ведущих одиночное существование. С другой стороны, самооплодотворение препятствует обмену генетическим материалом между особями; многие организмы имеют приспособления, препятствующие самооплодотворению (генетическая несовместимость половых клеток от одного организма, образование мужских и женских гамет в разное время, особое строение цветка, благоприятствующее перекрёстному опылению).

Кольчатые черви являются гермафродитами. У каждого червя имеются и женские, и мужские половые органы; на фотографии они оплодотворяют друг друга

Гаметы могут быть как морфологически идентичными (изогамия), так и отличающимися друг от друга (анизогамия). Крайняя форма анизогамии – оогамия – наблюдается, в частности, у человека; женская гамета представлена крупной и богатой питательными веществами яйцеклеткой, а мужская гамета – это мелкий и подвижный сперматозоид.

Мужские и женские гаметы могут сильно отличаться по размерам	Эти розовые тли появились на свет из неоплодотворённых яиц

Среди позвоночных внешнее оплодотворение (в воде) практикуется у рыб и амфибий

4

Появлению внутреннего оплодотворения у высших позвоночных способствовал выход их на сушу

Многие водные животные выбрасывают зрелые половые клетки в воду. Именно в воде и происходит оплодотворение. Более прогрессивным является внутреннее оплодотворение, при котором самец вводит сперматозоиды в половые пути самки. У некоторых животных (особенно, насекомых) половое размножение может происходить без оплодотворения – то есть партеногенетически. Количество потомства при половом размножении варьирует в широких пределах. Так, человек и крупные млекопитающие рожают за один раз обычно только одного детёныша, в то время как луна-рыба вымётывает 300 миллионов икринок за один нерест.

Многие животные и растения чередуют бесполое и половое размножение. Гидроидные чередуют половое и вегетативное размножение (полипы размножаются почкованием, затем образуются медузы, имеющие половые железы) – так называемый метагенез. У некоторых групп ракообразных наблюдается гетерогония: в течение лета они размножаются партеногенетически, а к осени развиваются самцы и самки.