Биология

Способы бесполого размножения

Если происходит простое деление одноклеточного организма, то образуются две дочерние особи. Они тоже состоят из одной клетки, похожей на материнскую. Этот процесс характерен для одноклеточных водорослей и простейших.

У споровиков происходит множественное деление. Типичный представитель этой группы — малярийный плазмодий. Неоднократно делится ядро клетки паразита, после чего делится цитоплазма на такое же количество частей.

Еще один способ бесполого размножения позволяет быстро увеличивать количество особей одного вида. После деления ядра, у дрожжей на поверхности материнской клетки появляется небольшое выпячивание. В него перемещается одно из вновь образовавшихся ядер. Затем новая клетка отделяется. Численность особей быстро увеличивается.

Для многоклеточных организмов тоже характерны спорообразование и вегетативное размножение. Образование спор происходит в жизненном цикле грибов, некоторых групп растений, имеющих более древнее происхождение по сравнению с цветковыми и голосеменными.

Спора — одна клетка с небольшим запасом питательных веществ, защитной оболочкой. Споровое размножение характерно для водорослей, грибов, мхов, папоротников (Рис. 1). Легкие споры разносятся водой и ветром, прорастают только при попадании в благоприятные условия. Так появляются новые организмы.

Биология

Рис. 1 Папоротники — споровые растения

При вегетативном размножении группы клеток дают начало новому организму. При почковании выпячивается стенка тела, например, у гидры. Выпуклость постепенно увеличивается в размерах. У дочерней гидры на верхушке выпячивания формируются ротовое отверстие и щупальца. Затем маленькая гидра отпочковывается от материнского организма (Рис. 2).

Биология

Рис. 2 Почкование у гидры

Фрагментация — разделение материнского организма на две или более частей. Из каждой развивается дочерняя особь. Способ размножения основан на способности живых существ регенерировать. Организм при повреждении достраивает недостающие части тела. Фрагментация происходит у медуз, актиний, иглокожих, плоских и кольчатых червей. Встречается у растений, например, у многоклеточных водорослей, которые способны размножаться кусочками слоевища.

Полиэмбриония — разделения зародыша. Если такое явление происходит у человека, то рождаются однояйцевые близнецы.

Способность к вегетативному размножению достигает наивысшего развития у растений. Начло новым организмам могут дать целые органы или разные части материнского организма.

Способы вегетативного размножения цветковых растений:

  • черенками — кусочками наземных побегов, стеблей, листьями (Рис. 3);
  • клубнями, луковицами, корневищами — видоизмененными побегами:
  • корневыми отпрысками:
  • выводковыми почками;
  • усами.

Биология

Рис. 3 Укоренение черенка

Для бесполого размножения требуется только одна родительская особь. Образуются генетически идентичные потомки. Это снижает возможности приспособления к изменяющимся условиям среды обитания. Единственным источником изменчивости становятся случайные мутации.

РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ

Ключевые слова: размножение растений, способы размножения, бесполое, половое размножение, вегетативное размножение

Размножение растений — это воспроизведение особями себе подобных. Оно позволяет поддерживать преемственность между поколениями и поддерживать численность популяций на определенном уровне.

Бесполое размножение осуществляется с помощью спор. Спора — это специализированная клетка, прорастающая без слияния с другой клеткой. Споры могут быть диплоидными (образуются в результате митоза) и гаплоидными (образуются в результате мейоза); они могут иметь жгутики для передвижения (у водорослей) или распространяться с помощью ветра и воды (папоротник, мхи).

Половое размножение — связано со слиянием специализированных половых клеток — гамет с образованием зиготы. Гаметы могут быть одинаковыми и разными в морфологическом отношении. Изогамия — слияние одинаковых гамет; гетерогамия — слияние разных по размеру гамет; оогамия — слияние подвижного сперматозоида с крупной неподвижной яйцеклеткой.

Для всех высших растений характерно чередование в жизненном цикле полового и бесполого размножения и связанное с этим чередование поколений (фаз развития) гаплоидной (n) (гаметофит) и диплоидной (2n) (спорофит). На спорофите возникают мешковидные образования спорангии (органы бесполого размножении), в которых в результате спорогенеза, сопровождающегося мейотическим делением, формируются гаплоидные споры. Из спор развивается гаметофит. На нем формируются особые половые структуры — гаметангии (органы полового размножения), в которых образуются гаметы.

Мужские половые органы, где формируются сперматозоиды, называются антеридии. Женские половые органы, где формируются яйцеклетки, называются архегонии. Если на гаметофите развиваются и архегонии, и антеридии, то он называется обоеполым. Если только антеридии, то мужским; если только архегонии, то женским. При слиянии гамет образуется зигота. Из зиготы развивается спорофит.

Эволюция растений шла в направлении увеличении размеров бесполого поколении (спорофита) и редукции полового поколения (гаметофита). У подавляющего большинства высших растений (за исключением моховидных) в жизненном цикле преобладает спорофитная фаза.

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение не связано с формированием специальных органов размножения и клеток. Оно осуществляется с помощью вегетативных органов растения: стебля (черенками и отводками), листьев, почек, корневищ, ползучих побегов, луковиц, корневых отпрысков (так размножаются растения, способные образовывать почки на корнях), листовых черенков и культурой ткани (выращивание в пробирке). Вегетативное размножение в естественных условиях биологически тогда выгодно, когда в борьбе за существование необходимо быстро освоить новые места обитания, захватить большие площади для расселения и питания. Так у ландыша и майника это единственный способ размножения из-за отсутствия благоприятных условий для семенного размножения.

Значение вегетативного размножения:

  • Образование дочерних особей, идентичных с материнскими по наследственным признакам
  • Обеспечение быстрого увеличения численности вида и его расселения
  • Получение большого количества посадочного материала
  • Сохранение у потомков ценных наследственных свойств материнской особи (сорта, формы).

Дополнительные материалы «Размножение растений»

Это конспект по теме «Размножение растений». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к следующему конспекту: «Опыление. Оплодотворение»
  • Вернуться к списку конспектов по Биологии.
  • Проверить знания по Биологии за 6 класс.

Размножение споровых растений

Споровые растения — растения, для которых характерно споровое размножение.

Споровые растительные организмы бывают:

  1. Низшие: водоросли;
  2. Высшие: мхи, плауны, хвощи, папоротники.

Размножение водорослей.

  1. Вегетативное: водоросли размножаются таким способом, когда их части случайно отделяются от материнского организма из-за сильных течений или воздействия животных;
  2. Споровое: споры водорослей бывают подвижные с жгутиками (зооспоры) и неподвижные; внутри материнской клетки формируется множество спор, которые далее выходят наружу в водную среду;
  3. Половое: половая репродукция активизируется лишь при наступлении неблагоприятных условий для приспособления к изменяющимся внешним условиям; гаметы из гаметофита сближаются в водной среде и формируют зиготу, из которой формируется новое растение.

БиологияРазмножение водорослей:

Размножение мхов. У мхов выражено чередование поколений. Доминирующим является поколение гаметофит. У кукушкина льна во влажную погоду сперматозоиды из мужского мха перемещаются к яйцеклетке на женском мхе. Бывшая зигота становится спорофитом — коробочкой на ножке. Там формируются споры, которые затем выбрасываются на землю. Из них вырастают мужские и женские мхи — гаметофиты.

БиологияЖизненный цикл мха:

Размножение плаунов. В жизненном цикле плаунов уже заметно доминирование спорофита над гаметофитом. На зелёном организме — спорофите — образуются спорангии с множеством спор внутри. Споры формируют гаметофит растений, который у плаунов называется заростком. Там формируются мужские и женские половые части, которые производят гаметы. Они сливаются во влажную погоду, образуя спорофит.

БиологияЖизненный цикл плаунов:

Размножение хвощей. Далее во всех растениях спорофит будет доминирующим поколением. Репродукция хвощей повторяет размножение плаунов. На спорофите образуются споры, из которых вырастает заросток — гаметофит — с женскими и мужскими гаметами.

БиологияЖизненный цикл хвощей:

Размножение папоротников. Доминирующим поколением папоротников также является спорофит. Спорофит — растение с листьями, на нижней стороне которых образуются бурые бугорки — спорангии. Споры формируют гаметофит — заросток. На нём формируются мужские и женские клетки. При оплодотворении они создают зиготу, из которой развивается спорофит.

БиологияЖизненный цикл папоротников:

Таким образом, репродукция низших и высших споровых растений отличается. Для низших споровых растительных организмов характерен выбор между бесполым или половым размножением. Редко встречается и тот, и другой вид репродукции. Для высших споровых растений характерна смена поколений с преобладанием гаметофита (мхи) или с преобладанием спорофита (плауны, хвощи, папоротники).

Виды полового размножения

Кроме собственно полового размножения со слиянием половых клеток встречаются другие виды:

  • партеногенез;
  • слияние одноклеточных организмов;
  • конъюгация.

При партеногенезе потомство развивается из неоплодотворённых яйцеклеток.

Встречается партеногенез у

  • муравьёв;
  • тлей;
  • пчёл;
  • карася и др.

При партеногенезе нет обмена наследственным материалом и всё потомство похоже на материнский организм.

Конъюгация – это половое размножение без образования половых клеток. Характерно, например, для водорослей. Клетки разных особей на время срастаются и обмениваются генетическим материалом.

У одноклеточных водорослей встречается слияние целых родительских клеток с последующим делением на 4 клетки.

Биология

Рис. 3. Половое размножение водорослей.

У растений половое размножение обычно сочетается с вегетативным. К примеру, лук обычно размножают побегами – луковицами, но для лука характерно и половое размножение, он цветёт и после опыления образует семена.

Вегетативное размножение осуществляется быстрее и важно для захвата территории

Что мы узнали?

Половое размножение осуществляется несколькими способами и имеет свои плюсы и минусы. Значение полового размножения организмов заключается в повышении их возможностей к приспособлению к условиям среды. Недостатком его является зависимость от наличия особей обоих полов и меньшая скорость, чем у вегетативного.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 10

    Гаметофит:

    • мужская половая клетка
    • орган, в котором образуются гаметы
    • организм, в котором развиваются гаметы обоих полов
    • растение, на котором образуются гаметы

Начать тест(новая вкладка)

Грибы

Пуфики, выделяющие споры

Грибы классифицируются по используемым ими способам полового размножения. Результатом полового размножения чаще всего является производство покоящихся спор , которые используются для выживания в суровые времена и для распространения. Обычно в половом размножении грибов выделяют три фазы: плазмогамия , кариогамия и мейоз . Цитоплазма двух родительских клеток сливается во время плазмогамии, а ядра сливаются во время кариогамии. Новые гаплоидные гаметы образуются во время мейоза и развиваются в споры. Адаптивная основа для поддержания полового размножения у грибов Ascomycota и Basidiomycota ( dikaryon ) была рассмотрена Валленом и Перлином. Они пришли к выводу, что наиболее вероятной причиной сохранения этой способности является восстановление повреждений ДНК , вызванных различными стрессами, посредством рекомбинации, которая происходит во время мейоза .

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.

Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных

По наличию гамет растительные организмы относят к двудомным и однодомным. Первые — это мужские и женские особи. У однодомных есть и мужские, и женские цветки на одном растении, как у огурца. Двудомные — растения, несущие либо только женские, либо только мужские цветки, как у тополя, облепихи, ивы.

Встречаются двуполые(гермафродитные) организмы. У простейших, кишечнополостных, плоских червей, дождевого червя, некоторых рыб, моллюсков, ящериц, одна и та же особь производит мужские и женские половые клетки. Также, к гермафродитным организмам относятся многие цветковые растения.

Оплодотворением называют процесс слияния мужской клетки и женской, с образованием зиготы. В отличие от гамет, она имеет диплоидный набор хромосом. Зигота делится, из нее развивается зародыш.

Для оплодотворения необходимы следующие условия:

  • одновременное созревание мужских и женских половых клеток;
  • доставка созревших мужских гамет к женским;
  • биологическая совместимость половых клеток.

У растений может происходить оплодотворение мужскими гаметами, произведенными одной особью, женских половых клеток, созревших на другой особи. Возможно, и проникновение собственных сперматозоидов при самоопылении.

Оплодотворение начинается в момент сближения и проникновения сперматозоида в яйцеклетку. Происходит слияние ядер двух половых клеток. Формируются нити веретена первого деления. Образуются две первые клетки нового организма.

Двойное оплодотворение у растений

Опыление — перенос пыльцы, содержащей мужские гаметы (спермии), на рыльце пестика. Только после этого возможно оплодотворение. 

Биология

Рис. 5 Двойное оплодотворение в цветке

Этапы:

  1. Пыльца прорастает.  Образуется пыльцевая трубка, которая удлиняется в сторону завязи пестика. По этому каналу два спермия передвигаются к зародышевому мешку.
  2. Один спермий сливается с яйцеклеткой. Образуется зигота, имеющая диплоидный набор хромосом. Впоследствии из зиготы развивается зародыш.
  3. Второй спермий сливается с центральной, уже диплоидной клеткой. В результате образуется эндосперм — запасающая ткань.

Протекание этапов оплодотворения изучил С.Г. Навашин в 1898 г. Процесс назвали двойным оплодотворением. Участвуют два спермия и одна яйцеклетка. Второй и третий этапы двойного оплодотворения протекают в завязи пестика, где расположен зародышевый мешок с семязачатком.

После оплодотворения происходят митотические деления зиготы, образуется зародыш. Питательные вещества для роста и развития находятся в эндосперме.

Оплодотворение у животных

У позвоночных сближение гамет возможно при синхронизации их выведения из мужского и женского организмов. Облегчает оплодотворение выделение яйцеклеткой особых химических факторов, «направляющих» сперматозоид в пространстве.

Половое размножение

Половое размножение осуществляется при взаимодействии пары разнополых особей. Они имеют репродуктивную систему, где формируются половые клетки — гаметы. Для женских особей характерно образование яйцеклеток, а для мужских — сперматозоидов.

Формирование половых клеток называют гаметогенезом, главным моментом их образования является мейоз. Во время слияния гамет происходит оплодотворение и зарождения новой жизни. Сформированная зигота не будет точной версией родителей, потому что в процессе мейоза идет перестройка генетической информации.

БиологияНа примере гидры

Гаметы у разных представителей отличаются между собой, поэтому выделяют следующие формы полового размножения: гомогамию, анизогамию и оогамию.

Гомогамия — разделение гамет на мужские и женские является условностью, потому что половые клетки организмов разных полов имеют идентичное строение и форму.

Анизогамия — половые клетки обеих полов могут передвигаться. Яйцеклетки превосходят по размеру сперматозоиды, но они почти неподвижны.

Оогамия  — женские гаметы не могут самостоятельно перемещаться и намного больше мужских.

Оогамия встречается наиболее часто, свойственна многим представителям животного и растительного мира. Гомогамия и анизогамия присуща для простейших видов (фотоавтотрофные одноклеточные).

Отдельные виды водорослей и грибов могут размножаться, не образуя гамет, такие формы деления называются: гологамия и конъюгация.

В процессе гологамии одноклеточные особи с одинарным набором хроматид сливаются между собой, тем самым берут на себя роль половых клеток. Новообразованная зигота следом делится мейотическим путем, образуя 4 гаплоидные особи.

Деление путем конъюгации характерно для грибов, при этом идет слияние между гаплоидными клетками нитей таллома. После обмена информацией формируются диплоидные зародышевые клетки.

Роль полового размножения

Половое размножение важное природное явление, обеспечивающее высокий уровень изменчивости и дает возможность выживать в резко меняющихся условиях. Именно поэтому половое размножение превосходит бесполое, при котором все оставленное потомство унаследует точную копию генома родителей

При половом делении идет перестройка генетического кода, что проявляется разнообразием признаков у потомков. Возникновение новых характеристик, адаптационных механизмов является основой для эволюционных процессов. Поэтому половое размножение занимает главное положение в природе.

Животные

Насекомые

Австралийский император откладывает яйцо, охраняемый самцом

Виды насекомых составляют более двух третей всех существующих видов животных. Большинство видов насекомых размножаются половым путем, хотя некоторые виды являются факультативно партеногенетическими . Многие виды насекомых имеют половой диморфизм , в то время как у других полы выглядят почти одинаково. Обычно у них два пола: самцы производят сперматозоиды, а самки — яйцеклетки. Яйца развиваются в яйца, которые имеют покрытие, называемое хорионом , которое формируется перед внутренним оплодотворением. У насекомых очень разные стратегии спаривания и размножения, чаще всего в результате самец откладывает сперматофор внутри самки, который она хранит до тех пор, пока не будет готова к оплодотворению яйцеклеток. После оплодотворения, образования зиготы и различной степени развития у многих видов яйца откладываются вне самки; в то время как в других они развиваются дальше внутри женщины и рождаются живыми.

Млекопитающие

Существуют три вида млекопитающих: одноплодные , плацентарные и сумчатые , все с внутренним оплодотворением. У плацентарных млекопитающих потомство рождается молодыми: целые животные с половыми органами, хотя и не репродуктивно функциональными. Через несколько месяцев или лет, в зависимости от вида, половые органы развиваются дальше до зрелости, и животное становится половозрелым . Большинство самок млекопитающих плодовиты только в определенные периоды их эстрального цикла, после чего они готовы к спариванию. Отдельные самцы и самки млекопитающих встречаются и проводят . У большинства млекопитающих самцы и самки обмениваются половыми партнерами на протяжении всей своей взрослой жизни .

Рыба

Подавляющее большинство видов рыб откладывают икру, которую затем оплодотворяет самец. Некоторые виды откладывают яйца на субстрат, например, на камень или на растения, в то время как другие разбрасывают яйца, и яйца оплодотворяются, когда они дрейфуют или тонут в толще воды.

Некоторые виды рыб используют внутреннее оплодотворение, а затем рассеивают развивающиеся яйца или дают живое потомство. Рыбы, у которых есть живородящее потомство, включают гуппи и молли или Poecilia . Рыбы, которые рождают живого молодняка, могут быть яйцеживородящими , когда яйца оплодотворяются внутри самки, а яйца просто вылупляются в теле самки, или у морских коньков самец несет развивающееся потомство в сумке и рождает живых детенышей. Рыбы также могут быть живородящими , когда самка дает питание внутренне растущему потомству. Некоторые рыбы являются гермафродитами , при этом одна рыба бывает и самцом, и самкой и может производить яйца и сперму. У гермафродитных рыб некоторые из них одновременно являются самцами и самками, в то время как у других рыб они последовательно гермафродиты; начиная с одного пола и переходя к другому. По крайней мере, у одного вида гермафродитов самооплодотворение происходит, когда яйцеклетка и сперма выделяются вместе. Внутреннее самооплодотворение может происходить и у некоторых других видов. Один вид рыб не размножается половым путем, но использует пол для получения потомства; Poecilia formosa — это однополый вид, который использует форму партеногенеза, называемую гиногенезом , когда неоплодотворенные яйца развиваются в эмбрионы, производящие потомство женского пола. Poecilia formosa спаривается с самцами других видов рыб, которые используют внутреннее оплодотворение, сперма не оплодотворяет икринки, но стимулирует рост икры, которые развиваются в эмбрионы.

Чередование полового и бесполого размножения

Биология

Летом популяции тлей часто состоят исключительно из самок, при половом размножении только для откладывания яиц на зимовку.

Некоторые виды могут чередовать сексуальные и асексуальные стратегии, способность, известная как гетерогамия , в зависимости от многих условий. Чередование наблюдается у нескольких видов коловраток (циклический партеногенез, например, у видов Brachionus ) и у нескольких типов насекомых, таких как тли, которые при определенных условиях производят яйца, не прошедшие мейоз, таким образом клонируя себя. Мысовая пчела Apis mellifera subsp. capensis может размножаться бесполым путем посредством процесса, называемого телитоки . Пресноводные ракообразные Daphnia размножаются путем партеногенеза весной, чтобы быстро заселять пруды, а затем переключаются на половое размножение по мере возрастания интенсивности конкуренции и хищничества. Monogonont коловраток из рода Brachionus воспроизводит с помощью циклического партеногенеза: при низкой плотности населения самка производит бесполую и при более высоких плотностях химического вещества скапливается кий и вызывает переход к половому размножению. Многие протисты и грибы чередуют половое и бесполое размножение. Подобной способностью обладают несколько видов земноводных, рептилий и птиц.

Слизневый гриб Dictyostelium подвергается бинарному делению (митозу) как одноклеточные амебы при благоприятных условиях. Однако, когда условия становятся неблагоприятными, клетки агрегируют и следуют одному из двух разных путей развития, в зависимости от условий. На социальном пути они образуют многоклеточную слизь, которая затем формирует плодовое тело со спорами, образованными бесполым путем. В половом пути две клетки сливаются, образуя гигантскую клетку, которая превращается в большую кисту. Когда эта макроциста прорастает, она высвобождает сотни амебных клеток, которые являются продуктом мейотической рекомбинации между исходными двумя клетками.

Гифы обыкновенной плесени ( Rhizopus ) способны продуцировать как митотические, так и мейотические споры. Многие водоросли аналогичным образом переключаются между половым и бесполым размножением. Некоторые растения используют как половые, так и бесполые способы получения новых растений, некоторые виды изменяют свои основные способы размножения с полового на бесполое в различных условиях окружающей среды.

admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий