Что такое период размножения в биологии. Схема форм размножения организмов: Бесполое размножение у многоклеточных организмов. Естественное вегетативное размножение растений и грибов

Размножение - это способность всех организмов воспроизводить себе подобных, что обеспечивает непрерывность и приемлемость жизни. Основные способы размножения представлены:

В основе бесполого размножения лежит деление клеток путем митоза, при котором из каждой материнской клетки (организма) создаются две равноценные дочерние клетки (два организма). Биологическая роль бесполого размножения заключается в возникновении организмов, идентичных родительским по содержанию наследственного материала, а также анатомическим и физиологическим свойствам (биологические копии).

Различают следующие способы бесполого размножения : деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, споро­образование, вегетативное размножение.

Деление - способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Можно выделить: а) простое бинарное деление (прокариоты), б) митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли), в) множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы). Во время деления парамеции (1) микронуклеус делится митозом, макронуклеус - амитозом. Во время шизогонии (2) сперва многократно митозом делится ядро, затем каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой, и формируются несколько самостоятельных организмов.

Почкование - способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи (3). Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).

Фрагментация (4) - способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.

Полиэмбриония - способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).

Вегетативное размножение - способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения. Вегетативное размножение характерно для многих групп растений, используется в садоводстве, огородничестве, селекции растений (искусственное вегетативное размножение).

Спорообразование (6) - размножение посредством спор. Споры - специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах - спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.

Клонирование - комплекс методов, используемых человеком для получения генетически идентичных копий клеток или особей. Клон - совокупность клеток или особей, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. В основе получения клона лежит митоз (у бактерий - простое деление).

При половом размножении у прокариот две клетки обмениваются наследственной информацией в результате перехода молекулы ДНК из одной клетки в другую по цитоплазматическому мостику.

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.

Различают два типа размножения: бесполое и половое

При бесполом размножении участвует только одна родительская особь, которая делится, почкуется или образует споры. При бесполом размножении организм возникает из соматических клеток и источником изменчивости могут быть случайные мутации.

В случае полового размножения особи нового поколения появляются при участии двух организмов: материнского и отцовского. Новый организм возникает из специализированных половых клеток или особей выполняющих эти функции.

Преимущество полового размножения (эволюционно оно появилось позднее бесполого) состоит в перекомбинации наследственных признаков обоих родителей, что является источником изменчивости. Потомство более жизнеспособное и приспособленное к условиям существования. Быстрее происходит эволюция.

В основе классификации форм размножения лежит тип деления клеток:
Бесполое – за счет митотического деления, у растений редко за счет мейотического деления.
Половое - за счет мейотического деления.

Схема форм размножения организмов:

Бесполое размножение у многоклеточных организмов

1. Вегетативное – 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).

Половое размножение

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.

Половое размножение у одноклеточных животных

1. Коньюгация – когда специальные половые клетки (половые особи) не образуются. Например: а) у инфузорий - две особи попарно сближаются, между ними образуется протоплазматический мостик, по которому идет обмен микронуклеусами. Затем особи расходятся и сохраняют самостоятельность, но благодаря новой наследственной информации, появляются новые признаки; б) у бактерий – особи, отличающиеся физиологическими знаками, сближаются, и части ДНК переходят от одной особи к другой. Это приводит к комбинативной изменчивости; в) у нитчатых водорослей (спирогира) - две ниточки сближаются, образуется мостик, по которому идет обмен наследственной информацией.
2. Копуляция – это половой процесс у одноклеточных организмов, при котором две особи приобретают половые различия, т.е. превращаются в гаметы и полностью сливаются, образуя зиготу. В процессе эволюции формируется механизм отличия в строении гамет. На первом этапе полового размножения гаметы еще морфологически не отличаются – изогамия (гр. Isos – равный, gamos – брак), т.е. обе гаметы имеют малые размеры и обе подвижные. Например, такое размножение встречается у корненожек, жгутиковых, водорослей (хламидомонады). В дальнейшей эволюции гаметы дифференцируются на мелкие (мужские) и крупные (женские), но обе еще сохраняют подвижность, т.е. анизогамия (гр. anisos – неравный, gamos – брак). Например, такое размножение встречается у колониального жгутикового организма – Пандорины. Завершающий путь эволюции - Овогамия – когда крупная (женская) клетка теряет подвижность, а мелкая (мужская) - подвижная. Например, у колонии вольвокс из класса Жгутиковые.

Половое размножение у многоклеточных животных

Половой диморфизм

Это различия между самцами и самками в строении тела, окраске, инстинктах и ряде других признаков. Половой диморфизм проявляется уже на ранних ступенях эволюции.
Например, у круглых червей - самки крупнее, самец имеет загнутый конец тела, у членистоногих самки и самцы различаются по величине и окраске, у рыб – по величине окраске и особенностям строения тела. У тритонов – самцы в брачный период имеют яркую окраску брюшка и гребень на спине. У птиц – самцы в брачный период имеют яркую окраску.

У человека, женщины и мужчины отличаются такими признаками как: рост, массивность костей скелета, массивностью мускулатуры, величиной черепа (больше у мужчин) и соотношением лицевой и мозговой его частей, шириной таза и плеч, растительностью на лице, низким тембром голоса, выступающим вперед щитовидным хрящом гортани (кадык), развитием грудных желез, развитием подкожной жировой клетчатки.

Размножение, или воспроизведение себе подобных, - специфическое и обязательное свойство всех живых существ. Время индивидуальной жизни отдельных организмов весьма ограничено. Но благодаря их самовоспроизведению обеспечивается длительное существование как конкретных видов, так и живого в целом. Размножение, компенсируя процесс естественного отмирания особей, сохраняет вид в бесчисленном ряду поколений.

Самовоспроизведение основано на передаче от родителей к потомкам наследственной информации о совокупности признаков, свойств и качеств, присущих представителям данного вида. В ходе развития происходила эволюция и форм размножения, разнообразием которых отличаются современные живые организмы.

Классификация способов размножения. Прежде всего необходимо выделить два принципиально отличающихся типа размножения организмов - бесполое и половое (рис. 1).

Рис. 1. Сравнительные схемы двух основных типов размножения: ? - бесполое размножение (одна особь производит двух или

большее число потомков); ? - половое размножение (две гаметы от двух родительских особей, соединяясь, дают начало новому организму)

При бесполом размножении из одной клетки (или группы клеток у многоклеточных) родительского организма при ее миотическом делении образуется новая особь. Поэтому образующиеся дочерние организмы сходны друг с другом и со своим родителем по всем признакам. Образно говоря, в процессе бесполого размножения осуществляется «тиражирование» множества генетических копий родительского организма.

В половом размножении участвуют две родительские особи. Они образуют специализированные половые клетки - гаметы, в результате слияния которых (оплодотворения) возникает зигота (Z), дающая начало дочернему организму.

При образовании зиготы происходит комбинирование наследственной информации (объединение хромосомных наборов родителей). Следовательно, развивающийся из зиготы дочерний организм обладает новым сочетанием признаков. Таким образом, половое размножение обеспечивает разнообразие особей данного вида, что способствует освоению ими различных условий обитания, определяет комбинативную изменчивость. Именно этим объясняется преимущественное распространение полового процесса в разных царствах живых существ. Тем не менее у многих видов организмов при наличии полового процесса в ходе их жизненного цикла сохраняются и разные формы бесполого размножения. Это объясняется тем, что последнее может обеспечить быстрое и существенное увеличение численности особей при благоприятных условиях среды. Успех существования многих видов организмов обусловлен сочетанием разных способов их размножения (схема 1).

Один из самых сложных, загадочных и удивительных процессов в природе - это размножение. Оно является очень важным, и благодаря нему поддерживается жизнь абсолютно всех живых организмов на земле. Для начала более подробно разберем, что же это такое. Размножение - это умение всех живых существ производить на свет подобные себе организмы. Без этой способности ни один живой представитель природы не смог бы обитать на земле.

Способы размножения

Теперь рассмотрим все типы размножения, их всего лишь два. Они существенно отличаются друг от друга, но иногда в самых незначительных мелочах можно заметить сходство.

Размножение бесполое

Размножение организмов, таких как простейшие, грибы, бактерии, кишечнополостные, водоросли, губки, оболочники, сосудистые растения и мшанки, называется бесполым.

Самый простой вид размножения можно отнести к вирусам. В этом процессе играют большую роль а также способность их молекул к самостоятельному удвоению. Еще он основан на непрочных связях водорода среди нуклеотидов.

Есть и другие способы бесполого размножения для организмов - вегетативное и за счет спорообразования.

Сначала рассмотрим вегетативное. Такое размножение - это развитие нового организма из части, отделенной от материнского. Подобным методом происходит увеличение популяции одноклеточных и многоклеточных, но проявляется оно по-разному.

При вегетативном размножении многоклеточных животных начинается деление их тела на равные части, далее из нее возникает живой организм. Подобным образом поддерживается популяция немертин, губок, гидр и многих других существ. Еще существует такое понятие, как полиэмбриония у животных. В ходе этого процесса эмбрион в определенное время начинает делиться на части, которые в дальнейшем развиваются в отдельный организм. Такой ход репродукции наблюдается у броненосцев. Стоит отметить, что они размножаются только половым путем.

Одноклеточных имеет несколько форм - почкование, деление и множественное деление.

Множественное деление еще называют шизогонией, в этом случае делится ядро и дальше происходит разъединение цитоплазмы на части.

В процессе простого деления идет митотический ход деления ядра, где далее возникает перетяжка цитоплазмы.

Теперь перейдем к бесполому почкованию. Такое размножение - это возникновение специальных клеток или спор, содержащих ядро. Они имеют плотную оболочку и довольно долго могут жить в самых неблагоприятных для этого условиях. Это также прекрасно действует и на их дальнейшее расселение. Такой вид репродукции характерен для мхов, грибов, водорослей, бактерий и папоротникообразных. Существует возможность образования зооспор из некоторых клеток зеленых водорослей.

Размножение животных спорообразованием можно встретить у плазмодия малярийного и споровиков.

Могут комбинировать размножение бесполое с половым.

Половое размножение

Половое размножение - это более сложный процесс, и для полноценного протекания нужны две особи, мужского и женского пола. В ходе его происходит обмен генетическими данными через гаметы (это Называется такой процесс гаметогенез.

В этом случае также можно выделить несколько категорий: слияние организмов одноклеточных и половых клеток, таких как сперматозоиды и яйцеклетки. В этом процессе появляются зиготы, из которых образуется новый организм. После того как он достигнет зрелости, начинает самостоятельно воспроизводить гаметы.

Существует несколько видов половой репродукции, в которых принимают участие различные клетки и органы размножения.

Формы и виды размножения

Нужно более подробно рассмотреть каждый процесс по отдельности, так как все они имеют разные основы и протекание.

О гаметогенезе уже говорилось ранее, так что повторяться не будем.

Изогамия и анизогамия

В этих двух видах принимают участие две клетки, однако в изогамии подразумеваются одинаковые по строению клетки, но произошедшие от различных родителей. Анизогамия берет за основу разные половые клетки - микрогаметы и макрогаметы, которые отличаются размерами.

Яйцеклетки и сперматозоиды

Так называются женские и мужские половые клетки. Они образуются в половых органах соответствующих особей.

Яйцеклетка состоит из галоидных хромосом и не может делиться самостоятельно.

Сперматозоиды немного меньше женских клеток. Они имеют удивительное строение, которое обеспечивает им активное передвижение. Наличие в аксоплазме определенных ферментов обеспечивает расщепление стенок яйцеклетки для проникновения и дальнейшего оплодотворения. Каждая половая клетка содержит в себе часть генетической информации родителей и передается будущему потомству.

Партеногенез факультативный

Такое размножение - это нетипичный половой процесс. В нем можно отметить смену типичной и нетипичной репродукции. Самка развивается из а самец - из неоплодотворенных. Таким образом происходит увеличение популяции пчел.

Известны также и другие разновидности партеногенеза, а именно константный и цикличный. В первом случае потомство развивается из яйцеклеток, не подверженных оплодотворению. Это может наблюдаться у таких особей, родительские партнеры которых для размножения не имеют возможности встретиться.

В случае с циклическим партеногенезом большую роль играют условия окружающей среды. Под ее влиянием происходит чередование типичного размножения с партеногенезом.

Вся представленная информация является только маленькой частью описания самого удивительного и загадочного процесса на земле - размножения. Благодаря нему сегодня существуют все живые организмы и растения. Если только на минуту задуматься о том, как все в этом процессе тщательно, мудро продуманно и устроено, то можно осознать силу всей природы. На уровне молекул и хромосом происходят удивительные вещи, которые простому человеку сложно понять.

размножение