Вследствие чрезвычайно высокого , по уровню их существования и строения, сформировалось несколько типов размножения и постэмбрионального развития, что передают гены потомству и продолжают обеспечивать выживание вида.
Процесс размножения является одним из важных свойств организмов и разделяется на два способа: бесполый и половой .
Половой способ используют животные со сложным строением организма такие, как , ракообразные, и, в основном, все позвоночные.
Животные имеют два механизма оплодотворения: внешнее и внутреннее.
Внешнее оплодотворение
Одним из них является внешнее оплодотворение , при котором яйцеклетки и сперматозоиды сливаются вне организма животного. Например, такой способ оплодотворения используют рыбы и земноводные. Этот тип оплодотворения называют нерестом, он происходит в водной среде. Соответственно сперме требуется вода, чтобы подплыть к отложенным яйцам, а яйца в свою очередь нуждаются в воде для предотвращения высыхания. Большинство водных беспозвоночных, большинство рыб и некоторые амфибии используют внешнее оплодотворение. Эти животные выпускают большое количество спермы и яиц, поскольку несут значительные потери гамет в воде. Поэтому, рыбам просто необходимо выметывать большое количество икры. Так, самки окуня мечут по 200-300 тыс. икринок, а самки трески − до 10 млн. Кроме того, поведение ухаживания у некоторых видов приводит к одновременному выпуску гамет, что помогает обеспечить яйцеклетку спермой.
Гаметы, или половые клетки , - репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие в гаметном, в частности половом, размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, произведших гаметы. Википедия
Обращая внимание на размножение серебряного карася необходимо отметить, что тут встречаются однополые популяции (обычно отсутствуют самцы). Развитие яиц этого вида происходит после того, когда в них проникает сперматозоид совершенно другого вида рыбы (карпа, золотого карася, линя). Но при этом стандартного оплодотворения не происходит. В данном случае сперматозоид является лишь раздражителем, который пробуждает яйцо к развитию.
К такому виду внешнего оплодотворения, а точнее нересту также относят морских коньков. Они как никто завораживающе романтично спариваются и танцуют до тех пор, пока самка не вложит свои икринки в специальный мешочек самца. Получается морской конек – это сознательный самец, который беременеет и вынашивает свое потомство. После того как самец родит, он оставляет своих детенышей, чтобы они развивались и заботились о себе самостоятельно.
Внутреннее оплодотворение
Другим примером полового размножения является внутреннее оплодотворение , при котором самец вводит сперму внутрь репродуктивного тракта самки, где оплодотворяются яйцеклетки. Данное оплодотворение − это адаптация к жизни на суше, поскольку она уменьшает потерю гамет, которая возникает во время внешнего оплодотворения. Сперматозоиды снабжены жидкостью (спермой), которая обеспечивает водную среду внутри тела самца. Спаривание и репродуктивная готовность координируются и контролируются гормонами, поэтому сперматозоиды и яйцеклетки объединяются в соответствующее время.
После внутреннего оплодотворения большинство рептилий и всех откладывают яйца, которые окружены жесткой мембраной или оболочкой. Их яйца имеют четыре мембраны: амнион, аллантоис, желточный мешок и хорион. Амнион содержит жидкость, окружающую эмбрион; аллантоис хранит мочевые отходы эмбриона и содержит кровеносные сосуды, которые приносят кислород эмбрионам и отбирают углекислый газ. Желчный мешок держит заложенную пищу, а хорион окружает эмбрион и другие мембраны. У птиц и рептилий эмбрион созревает вне тела и защищен оболочкой.
В основном все (коровы, яки, бегемоты, кролики, собаки и много других) используют внутреннее оплодотворение, но есть и исключение – , такие как и , которые откладывают яйца.
Половое размножение имеет свои «плюсы»: образовавшиеся особи несут в себе признаки обоих родителей и этот вид животных не исчезнет; они лучше приспосабливаются к среде обитания.
Среди животных также встречается партеногенез – это единая форма полового размножения, во время которой зародыш развивается из одной половой клетки без какого-либо оплодотворения. Такое размножение присуще обычно для насекомых, некоторых ракообразных и червей.
Бесполое размножение – это процесс, при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток − гамет. Такое размножение обычно используется у менее сложных организмов.
Например, амеба делится на две части. Этот тип бесполого размножения называется бинарным делением. Это очень быстрый и эффективный способ для бактерий и подобных типов клеток для создания потомства.
Раздельнополые животные
Существует много раздельнополых животных . Но среди низших много таких видов, которые имеют одновременно половые железы и самца и самки. Этих животных называют гермафродитами. К ним относят многих плоских червей: печеночных сосальщиков, бычьих солитеров, свиных солитеров и других.
После оплодотворения происходит серия этапов развития, во время которых устанавливаются первичные зародышевые слои и реорганизуются с образованием эмбриона. Во время этого процесса ткани животных начинают специализироваться и организовываться в органы и системы органов, определяя их будущую морфологию и физиологию.
Развитие – это процесс формирования организма, тесно связанный с ростом. Существует два типа развития животных: прямой и непрямой или с перевоплощением.
Прямой тип развития – это развитие дочерних организмов очень похожих на взрослых. Сюда относятся паукообразные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие, черви.
Непрямой тип развития – это развитие, в котором создается личинка, отличающаяся от организма взрослой особи как внешним, так и внутренним строением, характером движения, кормлением. Сюда относятся насекомые, амфибии, кишечнополостные животные. В случае непрямого развития личинки и взрослые особи живут в разных условиях и поэтому не составляют конкуренции между собой за территорию и еду. Благодаря этому, вид может иметь большое количество особей. Например, у бабочек личинки едят листья растений, а взрослые особи питаются нектаром цветов. Личинка жабы питается водорослями, одноклеточными, а взрослые жабы – насекомыми и их личинками. Соответственно непрямой тип развития дает организму значительные преимущества.
Каждое животное имеет свой жизненный цикл со своими фазами развития. Существует простой и сложный цикл . Сложный жизненный цикл характерен чередованием поколений (одно поколение печеночного сосальщика размножается половым путем, другое – бесполым) или связан с перевоплощением организма. Например, у кузнечиков простой цикл: яйцо – личинка – взрослое насекомое. А бабочки имеют сложный жизненный цикл: яйцо – личинка – куколка – взрослая особь.
Личинка жука-короеда
Личинки часто составляют стадию жизни, которая используется для кормления или рассеивания. У многих видов личиночная стадия самая длинная, а взрослая − короткая стадия исключительно для размножения. Например, у мотыльков шелкопряда взрослые не имеют ротовых частей и не могут питаться. А личинки должны есть достаточно, чтобы выжить и в итоге спариваться. Действительно, большинство самок мотыльков, как только они выходят из своей куколки, летают только один раз, чтобы отложить яйца. Затем они умирают.
Многие животные обладают регенерацией – возобновлением потерянных частей тела. Малейшая часть гидры может дать начало новому организму. Среди хордовых животных наилучшим образом развита регенерация у земноводных, чуть слабее – у рептилий (они могут возобновлять отпавшие хвосты). У других животных эта функция остается на уровне заживления ран.
Каждому животному характерно свое индивидуальное развитие с такими стадиями :
— эмбриональная (от оплодотворения к рождению);
— неполовозрелая;
— взрослая половозрелая;
— старение и смерть.
Роль генов Homeobox (Hox) в развитии животных
С начала XIX века ученые отмечали, что многие животные, от простого до сложного, имеют сходную эмбриональную морфологию и развитие. Удивительно, что эмбрион человека и эмбрион лягушки, на определенной стадии эмбрионального развития, кажутся удивительно похожими. Долгое время ученые не понимали, почему так много видов животных выглядели одинаково во время эмбрионального развития, но становились совершенно другими, когда взрослели. В конце 20-го века был обнаружен определенный класс генов, которые диктуют направление развития. Эти гены, которые определяют структуру животных, называются «гомеотическими генами». Они содержат последовательности ДНК, называемые гомеобоксами, с определенными последовательностями, называемыми генами Hox. Это семейство генов отвечает за определение общего плана тела: количество
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
В мире много всего загадочного и интересного. И, если о необычных островах и озерах выпущено множество фильмов, обзоров и ТВ передач, то о необычных способах спаривания представителей животного мира, что для большинства из нас не является чем-то обыденным, сказано весьма и весьма мало. Внесем свежую волну в сложившийся ход вещей, и представляем к вашему вниманию ТОП-10 необычных способ спаривания животных:
10-е место. Телесекс
Осьминог-аргонавт – весьма интересный морской обитатель, обреченный на вечное сексуальное неудовлетворение (речь идет конкретно об особях мужского пола). А все потому, что природа наделила это существо необычным пенисом.
После завершения процесса выработки спермы чудо-орган отделяется от тела и отправляется в плавание по морским пучинам в поисках подходящей самки осьминога-астронавта. Самцу лишь остается наблюдать за тем, как часть его тела вступает в половую связь с «прекрасной дамой». Со временем пенис отрастает, и осьминог готов к очередному сеансу секса на расстоянии.
9-е место. Морской мазохист.
8-е место. Утка-рекордсмен.
С первого взгляда, обыкновенная утка, не представляющая для нашего обзора никакого интереса. А не тут-то было! Аргентинская савка, небольшая птица из семейства утиных, обитающая в Южной Америке – животное с самым большим пенисом (опять же, речь касается самцов) по соотношению к размерам тела. Длина савки составляет около 20 сантиметров, в то время как длина пениса может достигать 45-ти сантиметров. Для чего птичке столь неординарное орудие для оплодотворения, до сих пор достоверно неизвестно. По предположениям ученых, самцы пользуются пенисом как лассо, чтобы предотвратить побег самки при нежелании вступить связь с конкретным «кавалером».
7-е место. Оральный секс под водой
Думаете, что оплодотворение после орального секса невозможно? Ошибаетесь! Небольшие африканские рыбки циклиды практикуют данный способ выведения потомства на протяжении многих лет. Когда подходит момент оплодотворения икры, самец подплывает к самке и выпрыскивает сперму прямо ей в рот. Самка держит яйца, «сдобренные» спермой до тех пор, пока из них не появятся мальки. Не повезло, дамочкам-циклидам, что уж…
6-е место. Гиппопопы…
Гиппопотам – животное, знакомое многим с детства. Но далеко не все в курсе, каким образом самка бегемота производит выбор среди кандидатов на спаривание. Мало того, что бегемоты любят поваляться в грязи, так и лучший среди самцов определяется по количеству разбросанных в разные стороны испражнений. Дабы показать себя перед самкой, самцы становятся задом друг к другу на некотором расстоянии. После этого животные начинают дружно испражняться, разбрасывая фекалии хвостами-пропеллерами в разные стороны. Кто загадил окружающую территорию сильней, тот и круче.
5-е место. Гарем наоборот
Где царит матриархат, так это среди круглоносых плавунчиков – небольших болотных птичек из семейства бекасовых. Роли самца и самки в половом плане кардинально конвертированы. Самки более крупные по размерам, имеют яркую расцветку перьев, охраняют свою территорию, сами выбирают себе самца и затем защищают его вместе с гнездом. После откладывания яиц самка мигрирует на зиму в теплые тропические края, оставляя самца высиживать яйца и охранять будущее потомство. За один сезон гнездования самка может вступать с несколькими партнерами.
4-е место. Морские коньки – папаши-одиночки
Морские коньки – такие забавные и интересные. Самцам коньков, как и некоторым другим участникам сегодняшнего рейтинга, не особо повезло. Со спариванием у этих существ также не все просто и привычно. А именно, не самец оплодотворяет самку, а наоборот, самка «имплантирует» яйца в самца, где они соединяются со спермой и созревают в специальном мешочке. «Сбросив» ценный груз, самка оставляет самца в одиночестве, бедняге предстоит вынашивать потомство – 200 миниатюрных морских коньков.
3-е место. Африканский лев – секс-марафонцы
Многие животные, как, например, дикобразы, спариваются очень редко и недолго. Чего нельзя сказать об африканских львах, процесс спаривания которых представляет собой настоящий секс-марафон. Любвеобильные киски проводят в сексуальных утехах по четыре дня подряд, спариваясь более тридцати раз за сутки. Страстные кошачьи стоны раздаются на сотни метров. Впрочем, их это мало беспокоит.
2-е место. Ящерицы-лесбиянки.
Не на всех девчонок не хватает самцов? Да и черт с ними! Вероятно, так подумали самки ящериц-бегунов (если, конечно, они могли бы думать), решив обходиться собственными, девичьими силами. Самки не просто заигрывают друг с другом, но и научились выводить потомство без малейшего участия самцов. При этом из яиц вылупляются исключительно «девочки». При таком раскладе самцам может грозить вымирание…
1-е место. Козы-эксгибиционистки.
Козел практически всегда готов к случке, была бы рядом коза. В фермерских хозяйствах для разведения коз племенного самца запускают в стадо, он самостоятельно ищет самок, готовых к оплодотворению и принимается за дело. Как же он их ищет? На лбу же у козы не написано… Оказывается, самка сама помогает «кавалеру» – отодвигая хвост и демонстрируя свои половые органы.
Половое размножение предполагает образование новых особей не из частей родительского организма, как при бесполом, а из зиготы, образующейся при слиянии мужской и женской половых клеток. Половое размножение в природе встречается у большинства видов и имеет преимущества перед бесполым, т. к. при нём происходит объединение наследственного материала родительских организмов.
Гаметы
Половые клетки, или гаметы отличаются по строению от других клеток тела.
Гаметы имеют уменьшенное вдвое количество наследственной информации (число хромосом). Это достигается при мейозе - особом виде деления, характерном для развивающихся гамет.
Органы, в которых происходит развитие половых клеток (гаметогенез), у растений называются гаметангиями. Само растение, на котором развиваются гаметы называют гаметофитом.
Женские гаметы называются яйцеклетками, а мужские - спермиями или сперматозоидами (при наличии жгутика).
Рис. 1. Половые клетки.
У животных мужского пола гаметы развиваются в половых железах, называемых семенниками, а женского пола - яичниками.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Гаметы у разных видов различаются по размерам и способности двигаться. У млекопитающих и людей яйцеклетки крупные и неподвижные, а сперматозоиды мелкие и подвижные.
Оплодотворение
Созревшие гаметы могут соединяться с гаметами другого пола. Этот процесс называется оплодотворением и у разных животных осуществляется в двух формах:
- внешнее оплодотворение , осуществляющееся за пределами тела (земноводные, рыбы);
- внутреннее , когда гаметы встречаются внутри тела самки.
Оплодотворённая яйцеклетка (зигота) имеет полный набор хромосом, где половина получена от отцовской, а половина от материнской особи.
Раздельнополость и гермафродитизм
У некоторых видов растений и животных и мужские, и женские гаметы развиваются в теле одной особи. Такие виды называют гермафродитами.
Примерами гермафродитных видов являются:
- морской окунь;
- большой прудовик;
- дождевой червь;
- бычий цепень.
Если у вида есть отдельно мужские и женские организмы, что и бывает в большинстве случаев, то говорят, что эти животные раздельнополые.
Когда мужские и женские организмы одного вида имеют заметные различия во внешнем строении или окраске, говорят, что для данного вида характерен половой диморфизм.
Рис. 2. Половой диморфизм.
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.
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
Оценка доклада
Средняя оценка: 4 . Всего получено оценок: 274.
РАЗМНОЖЕНИЕ, или репродукция, присущая всем живым существам функция воспроизведения себе подобных. В отличие от всех других жизненно важных функций организма, размножение направлено не на поддержание жизни отдельной особи, а на сохранение ее генов в потомстве и продолжение рода тем самым на сохранение генофонда популяции, вида, семейства и т.д. В ходе эволюции у разных групп организмов сформировались во многих случаях независимо разные пути и стратегии размножения, и тот факт, что эти группы выжили и существуют, доказывает эффективность разных способов осуществления данного процесса.Все разнообразие способов размножения можно разделить на два основных типа: бесполое (его вариант вегетативное) размножение и половое размножение.
БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ Бесполое размножение осуществляется путем простого деления клетки надвое. Оно свойственно прежде всего одноклеточным организмам. У некоторых простейших (например, фораминифер) происходит деление на большее число клеток. Во всех случаях образующиеся клетки полностью идентичны исходной. Крайняя простота этого способа размножения, связанная с относительной простотой организации одноклеточных организмов, позволяет размножаться очень быстро. Так, в благоприятных условиях количество бактерий может удваиваться каждые 3060 минут. Размножающийся бесполым путем организм способен бесконечно воспроизводить себя, пока не произойдет спонтанное изменение генетического материала мутация. Если эта мутация благоприятна, она сохранится в потомстве мутировавшей клетки, которое будет представлять собой новый клеточный клон.Нередко бесполому размножению бактерий предшествует образование спор. Бактериальные споры это покоящиеся клетки со сниженным метаболизмом, окруженные многослойной оболочкой, устойчивые к высыханию и другим неблагоприятным условиям, вызывающим гибель обычных клеток. Спорообразование служит как для переживания таких условий, так и для расселения бактерий: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную (делящуюся) клетку.
Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор свойственно и различным грибам и водорослям. Споры в этом случае образуются путем митоза (митоспоры), причем иногда (особенно у грибов) в огромных количествах; при прорастании они воспроизводят материнский организм. Некоторые грибы, например злостный вредитель растений фитофтора, образуют подвижные, снабженные жгутиками споры, называемые зооспорами или бродяжками. Проплавав в капельках влаги некоторое время, такая бродяжка «успокаивается», теряет жгутики, покрывается плотной оболочкой и затем, в благоприятных условиях, прорастает. Помимо митоспор, у многих из указанных организмов, а также у всех высших растений формируются споры и иного рода, а именно мейоспоры, образующиеся путем мейоза. Они содержат гаплоидный набор хромосом и дают начало поколению, обычно не похожему на материнское и размножающемуся половым путем. Таким образом, образование мейоспор связано с чередованием поколений бесполого (дающего споры) и полового. См. также ВОДОРОСЛИ; ГРИБЫ.
Другой вариант бесполого размножения осуществляется путем отделения от организма его части, состоящей из большего или меньшего числа клеток. Из них развивается взрослый организм. Примером может служить почкование у губок и кишечнополостных или размножение растений побегами, луковицами или клубнями. Такая форма бесполого размножения обычно называется вегетативным размножением. В своей основе оно аналогично процессу регенерации.
Вегетативное размножение играет важную роль в практике растениеводства. Так, может случиться, что высеянное растение (например, яблоня) обладает некой удачной комбинацией признаков. У семян данного растения эта удачная комбинация почти наверняка будет нарушена, так как семена образуются в результате полового размножения, а оно связано с рекомбинацией генов. Поэтому при разведении яблонь обычно используют вегетативное размножение отводками, черенками или прививками почек на другие деревья.
Бесполое размножение, воспроизводящее идентичные исходному организму особи, не способствует появлению организмов с новыми вариантами признаков, а тем самым ограничивает возможность приспособления видов к новым для них условиям среды. Средством преодоления этой ограниченности стал переход к половому размножению.
ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ Принципиальное отличие полового размножения от бесполого состоит в том, что в нем участвуют обычно два родительских организма, признаки которых перекомбинируются у потомства. Половое размножение свойственно всем эукариотам, но преобладает оно у животных и высших растений.Переход к этому типу размножения имел огромное значение для эволюции жизни на Земле. Половое размножение создает бесконечное разнообразие особей, в том числе и таких, которые успешно адаптируются к изменчивым внешним условиям, «завоевывают мир», распространяясь в новые места обитания, и оставляют потомство, передавая ему свой наследственный материал. Потомки же двух успешных родительских особей могут оказаться обладателями еще более удачной комбинации наследственных признаков, и соответственно они разовьют успех родителей. Особи с неудачной комбинацией признаков будут элиминированы естественным отбором. Таким образом, половое размножение создает богатый материал для естественного отбора и эволюции. Любопытно и другое: само возникновение особи как индивидуальности, неделимого и смертного существа, является результатом перехода к половому размножению. При бесполом размножении клетка бесконечно делится, повторяя саму себя: она потенциально бессмертна, но особью может быть названа только условно, так как не отличима от неопределенного множества дочерних клеток. При половом размножении, напротив, все потомки различаются между собой и отличаются от родителей, а те с течением времени умирают, унося с собой свойственные им неповторимые особенности. Американский зоолог Р.Хегнер, обсуждая простейших, выразил это таким образом: «Они приобрели очередное новшество пол; цена этого приобретения неминуемая естественная гибель... Не велика ли эта цена?» Подчеркнем однако, что одновременно открылись возможности для развития и совершенствования, и они привели к появлению разнообразных живых форм, не сопоставимых по уровню организации с теми организмами, которые остановились на бесполом размножении.
ПОЛОВОЙ ПРОЦЕСС Многие организмы, размножающиеся бесполым путем, все же изобрели ряд способов, с помощью которых они время от времени совершают обмен генетическим материалом между двумя клетками одного вида. Такой обмен получил название полового процесса. У большинства форм он осуществляется путем конъюгации (соединения). Классический пример конъюгации демонстрируют инфузории. Две их особи временно соединяются ротовыми аппаратами, и между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому происходит обмен ядерным материалом. Этому обмену предшествует мейотическое деление ядра (микронуклеуса). По завершении обмена клетки расходятся и затем размножаются путем деления (митоза).У некоторых бактерий при конъюгации происходит однонаправленный перенос линейной последовательности генов хромосомы от «мужской» клетки (донора) к «женской» (реципиенту), причем величина переносимого фрагмента обычно зависит от времени контакта клеток.
Таким образом, половой процесс сводится не к размножению, а к созданию в клетке новых комбинаций генов; собственно размножение происходит бесполым путем.
ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ЖИВОТНЫХ Переход к половому размножению связан с появлением специализированных половых клеток мужских и женских гамет, в результате слияния которых (оплодотворения) образуется зигота клетка, из которой развивается новый организм, обладающий новой комбинацией исходных генетических признаков.Половое размножение впервые появилось у простейших, но переход к нему не был связан с немедленной утратой способности к репродукции бесполым путем: ряд животных сохранили ее, обычно чередуя бесполое размножение с половым. Такое чередование поколений наблюдается у некоторых простейших, кишечнополостных и оболочников. См. также СИСТЕМАТИКА ЖИВОТНЫХ.
Гаметы и гонады. Основой образования гамет (гаметогенеза) служит мейоз клеточное деление с уменьшением вдвое числа хромосом, вследствие чего гаметы, в отличие от всех других клеток организма, гаплоидны (см. также КЛЕТКА; ЭМБРИОЛОГИЯ) . Слияние гамет восстанавливает число хромосом в зиготе до диплоидного. Последующее деление зиготы происходит путем митоза. Отметим, что у всех многоклеточных организмов деление всех клеток тела, кроме половых, происходит путем митоза. Следовательно, бесполое размножение клеток посредством деления надвое сохранилось в эволюции как основной механизм роста и развития организма, но не его репродукции. У многих простейших половое размножение происходит с участием морфологически одинаковых мужских и женских гамет (у фораминифер, например, они представлены очень мелкими клетками, образующимися в гаплоидной родительской клетке в цикле чередования поколений ) . Такое явление называется изогамией. Она свойственна только одноклеточным.Однако уже у некоторых простейших, например споровиков, и у всех многоклеточных организмов произошла дифференциация гамет: они стали различаться по форме и функции возникла гетерогамия, т.е. разделение половых клеток на яйца (женские гаметы) и сперматозоиды (мужские гаметы).
Большинству животных свойственна т.н. оогамия: крупная неподвижная яйцеклетка (яйцо) и мелкий подвижный сперматозоид, за счет активных движений которого происходит его контакт с яйцом, ведущий к оплодотворению. См. также ЯЙЦО.
У губок и некоторых ресничных червей половые клетки рассеяны в теле и выводятся через разрывы стенки тела или через ротовое отверстие, но у многих плоских червей (а в зачаточной форме и у гидры) появились гонады специальные железы, продуцирующие гаметы.
Мужские гонады это семенники, женские яичники. Правда, у таких гермафродитных животных, как брюхоногие моллюски, мужские и женские половые клетки созревают в одной и той же гонаде, но обычно в разное время, так что гонада функционирует то как семенник, то как яичник, и самооплодотворения не происходит. У других гермафродитных животных, например плоских червей или пиявок, одна особь содержит и яичники, и семенники; однако даже в случае одновременного созревания яиц и сперматозоидов животное избегает самооплодотворения и обычно спаривается с другой особью (исключение составляют, например, солитеры (цепни), одиночно живущие в кишечнике). Гермафродитизм наиболее распространен у червей и моллюсков и редко встречается у более высокоорганизованных форм иглокожих, членистоногих и позвоночных; с другой стороны, он довольно редок и у таких древнейших многоклеточных, как кишечнополостные и в частности медузы.Уже у некоторых червей и моллюсков в дополнение к гонадам сформировались половые протоки семяпроводы и яйцеводы. Гонады и половые протоки составляют основные функциональные части внутренних половых органов, и они имеются у всех более высокоорганизованных животных.
Осеменение. Половые органы обеспечивают продукцию и выделение половых клеток, а тем самым осеменение, т.е. сближение яиц и сперматозоидов двух особей. Процесс осеменения предшествует оплодотворению слиянию гамет. Различают два способа осеменения (и соответственно оплодотворения): наружное и внутреннее. При наружном осеменении яйца и сперматозоиды выделяются в воду, где сперматозоиды, активно плавая, могут соединиться с яйцом и произвести оплодотворение. Понятно, что этот способ может быть свойствен только водным (или, как земноводные, сохранившим связь с водной средой) животным, и действительно, он наблюдается у большинства из них. Наружное осеменение обычно не связано со сложным устройством половой системы, хотя у некоторых животных развиваются дополнительные приспособления, например, для сцепления двух особей во время выделения ими половых продуктов. ó льшую независимость от внешних факторов (в частности, от водной среды) и более экономную продукцию гамет обеспечивает другой способ осеменения внутреннее, при котором сперматозоиды вводятся непосредственно в женские половые пути. Известен также вариант внутреннего осеменения с помощью сперматофоров капсул, наполненных сперматозоидами. Такое осеменение называют иногда наружно-внутренним. У саламандры, например, самка захватывает выделенный самцом сперматофор своей клоакой, куда открываются половые протоки; самцы многих паукообразных с помощью своих клешневидных хелицер (первой пары головных конечностей) переносят сперматофор прямо в половое отверстие самки; самец головоногих моллюсков захватывает сперматофор особым видоизмененным щупальцем и переносит его в мантийную полость самки. Но в любом случае оплодотворение происходит внутри тела самки, обычно в яйцеводах. Оплодотворенные яйца откладываются во внешнюю среду (у большинства видов) или же развиваются внутриутробно. Внутреннее осеменение свойственно ряду водных животных и всем наземным. Оно появилось уже на очень ранней ступени эволюции, а именно у плоских червей. 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.
Спаривание. Одним из условий успешного размножения служит одновременное созревание гамет у мужских и женских особей. Некоторые животные способны размножаться круглый год, но у многих, особенно у обитателей средних и высоких широт, размножение сезонное. В этом случае наступление периода размножения зависит от внешних факторов: длины светового дня, температуры воздуха, наличия пищи и т.д. Действие этих факторов на репродуктивную систему, как правило, не прямое, а опосредованное чаще всего гормонами, регулирующими функциональную активность гонад и / или уровень метаболизма. Так, у позвоночных с сезонным размножением изменение освещенности влияет на секрецию гормонов гипофиза, «включающих» функцию гонад, а тем самым и определяющих сроки размножения.Однако этих физиологических механизмов может быть недостаточно для обеспечения спаривания. В действие часто вступает половой отбор наиболее сильных и приспособленных особей, обычно самцов, способных привлечь самку и отстоять свое право на размножение. Турнирные бои между самцами, ухаживание перед спариванием, охрана своей территории для размножения, так же как, по-видимому, и брачный наряд самцов, все это средства достижения успеха в размножении самых жизнеспособных особей. Половое поведение достигает большой сложности у высокоорганизованных животных с их развитой нейроэндокринной системой (см. также ПОВЕДЕНИЕ ЖИВОТНЫХ)
Большинство животных не образует постоянных пар, и проблема поиска партнера для спаривания возникает у них регулярно. Однако среди птиц и млекопитающих встречаются моногамные виды, т.е. образующие прочные пары (например, волки, лебеди, попугаи). Известны примеры и полигамии; так, морские котики, тюлени, некоторые другие млекопитающие и птицы создают устойчивую группу из одного более сильного, чем его конкуренты, самца и целого гарема самок.
Способы воспроизведения потомства. Разные группы животных выработали не только разные способы оплодотворения; у них по-разному появляется на свет потомство. В зависимости от того, как это происходит, различают три способа размножения. Яйцерождение. Подавляющее большинство видов животных откладывают яйца, из которых выводится молодь. Таких животных называют яйцеродящими или яйцекладущими. К ним относятся почти все морские беспозвоночные, насекомые, многие рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и однопроходные млекопитающие. Живорождение. У живородящих животных оплодотворенное яйцо развивается в теле самки, получая от нее питание до самого рождения детеныша на свет. К живородящим относятся все млекопитающие за исключением однопроходных утконоса и ехидны. Живорождение встречается и в других группах, например у некоторых пресмыкающихся и у более примитивных животных. Яйцеживорождение. Существует и промежуточная форма воспроизведения потомства: яйцо развивается, продолжая оставаться в теле самки, но питание зародыша обеспечивается желтком яйца, а не организмом матери. Яйцеживорождение свойственно некоторым акулам и другим рыбам, ряду земноводных, многим ящерицам и змеям. Стратегии размножения. С этими способами размножения связаны и разные его стратегии.На одном полюсе стратегия экономного размножения, характеризующегося медленным воспроизведением малочисленного потомства и заботливым его выращиванием (выкармливанием, уходом, обереганием, научением); на другом расточительное, избыточное размножение с производством очень большого количества яиц и воспроизведением многочисленного потомства при отсутствии заботы о нем. Если в первом случае вероятность выживания потомства весьма значительна, то во втором шансы на сохранение яиц и выживание каждого отдельного потомка крайне малы, так что только интенсивное размножение может компенсировать высокий процент гибели яиц и молоди на всех стадиях развития. Первая стратегия в целом свойственна высокоорганизованным животным млекопитающим и птицам. Однако в пределах этих групп основная стратегия может быть выражена в разной степени. Например, у приматов она проявляется в наибольшей мере: они длительно вынашивают плод и производят на свет обычно по одному, еще очень беспомощному, детенышу, которого долго вскармливают и растят. С другой стороны, мыши, крысы или кролики могут плодиться несколько раз в год, рождая каждый раз до десятка детенышей, которые быстро приобретают самостоятельность. В результате такого интенсивного размножения повышается вероятность гибели потомков из-за недостатка пищи или в связи с быстрым ростом популяции из-за распространения болезней и размножения хищников. Таким образом, сравнивая грызунов с приматами, стратегию их размножения следует признать неэкономной. Тем не менее расточительность сил при размножении грызунов не сопоставима с тем, что наблюдается у различных видов яйцекладущих, например рыб, многие из которых выметывают сотни тысяч и миллионы икринок.
Многим животным свойственна забота о сохранности яиц: одни откладывают их в ил, землю и разные укромные места, другие (в частности, некоторые ракообразные и офиуры, среди рыб морская игла и морской конек, среди земноводных жабы-повитухи и пипы) носят яйца на себе, и количество яиц в этом случае много меньше, чем при выметывании их в воду. Еще дальше в этой стратегии пошли яйцеживородящие.
Своеобразную стратегию размножения избрали общественные насекомые, например муравьи и общественные пчелы. Они строят гнезда, оберегают яйца и обеспечивают питанием личинок, но оставляют функцию размножения только одной (у пчел) или нескольким (у муравьев) самкам в сообществе. Размножающаяся самка, называемая маткой или царицей, откладывает многочисленные яйца. Самцы появляются лишь на короткое время и после спаривания погибают.
Партеногенез. Яйца некоторых организмов способны развиваться без оплодотворения, т.е. без участия сперматозоида. Такой процесс однополого размножения называют партеногенезом, или девственным размножением. Его рассматривают как редуцированную форму полового размножения.Примеры естественного партеногенеза у млекопитающих неизвестны; они изредка встречаются у низших позвоночных и весьма обычны у беспозвоночных, особенно у насекомых. Существует два типа партеногенеза: облигатный (т.е. обязательный) и факультативный. Первый свойствен видам, у которых самцов либо нет совсем, либо они редки и не способны функционировать. К таким видам относятся некоторые тли, палочники, сверчки, бабочки; популяции без самцов изредка встречаются у рыб, например у серебряного карася. При факультативном партеногенезе яйца могут развиваться как партеногенетически, так и в результате оплодотворения, причем партеногенетическое размножение может преобладать в условиях, когда слишком редки контакты разнополых особей, например на границе ареала распространения вида.
Известен также циклический партеногенез, при котором размножение с участием обоих полов чередуется с партеногенетическим. Например, многие виды тлей дают несколько партеногенетических поколений в течение короткого теплого периода лета, а на зиму откладывают оплодотворенные яйца, которые покрыты плотной оболочкой и способны перезимовывать; весной из них выходят только самки, но осенью появляется поколение с некоторым количеством самцов и цикл возобновляется. Аналогичным образом размножаются и некоторые другие виды с высокой сезонной смертностью, например коловратки. Циклический партеногенез наблюдается также у видов с личиночным размножением; при этом оплодотворенные яйца откладывают обычно только зрелые особи, а у личинок они развиваются партеногенетически.
О половом размножении растений см . СЕМЯ .
ЛИТЕРАТУРА Мэйнард Смит Дж. Эволюция полового размножения . М., 1981Гормональная регуляция размножения у млекопитающих . М., 1987
Докинз Р. Эгоистичный ген . М., 1993
Формы размножения животных
Определение 1
Размножение – жизненно важный процесс по воспроизведению себе подобных, обеспечиваю не прерывность и наследственность жизни.
Существует две основные формы размножения: половое и бесполое. Каждому животному на Земле характерна своя форма размножения. Например, амебы размножаются только бесполым, позвоночные животные только половым способом. У некоторых типов животных наблюдается чередование форм размножения. Например, фораминиферам, и некоторым кишечнополостным чередование поколений обязательно для размножения, а у гидры и инфузории, которым характерно чередование поколений, не всегда обязательно для размножения.
Типы бесполого размножения животных
Определение 2
Бесполое размножение – размножение без образования гамет
При бесполом размножении все потомки одной особи генетически идентичные по отношению друг к другу и материнской особи. Эта форма размножения характерна для одноклеточных животных. Различают некоторые типы бесполого размножения: деление и вегетативное размножение. Деление. Митотическое деление характерно для одноклеточных. Различают бинарное деление и шизогонию. Бинарное – из одной материнской клетки образуется две дочерние, из которых развивается новый организм. Шизогония – из одной особи образуется несколько дочерних клеток. Вегетативное размножение. Характерно для многоклеточных организмов. Различают два вида данного типа: почкование и фрагментация. Почкование – образование выроста на материнском организме, и дальнейшее его развитие и превращение во взрослую особь. Фрагментация – отделение участка тела, с дальнейшей регенерацией остальных частей тела, для образования нового организма.
Типы полового размножения животных
Определение 3
Половое размножение – размножение с участием гамет.
Замечание 1
Гамета – клетка с гаплоидным набором хромосом. Зигота – слияние гамет, с образованием диплоидным набором хромосом. Гаметогенез – процесс с мейозом, при котором происходит уменьшение генетического материала вдвое.
Различают мужские и женские гаметы. Таким образом, при слиянии не идентичных гамет, образуются не схожие копии, то есть происходит изменчивость фенотипов и генотипов у потомства. Гермафродитным организмом называют, если в нем образуются оба типа гамет. Раздельнополый организм образует один из типов гамет.
Определение 4
Изогамия – тип размножения, при котором мужская и женская гаметы идентичны
Определение 5
Анизогамия – тип размножения, при котором мужская и женская гаметы различны по поведению и морфологически.
Определение 6
Оогамия – тип размножения, при котором женская гамета большая и неподвижная, а мужская мелкая и подвижная.
Определение 8
Неотения – тип размножения, при котором личинки размножаются половым путем.
Чередование форм размножения
Процесс мейоза и оплодотворения у живых организмов называются сменой ядерных фаз, причем происходит качественное и количественно изменение генетического материала. Для некоторых видов животных, что размножаются половым и бесполым способом, характерно смена поколений.
Так на пример для инфузории туфельки характерна смена полового и бесполого размножения. После многократного деления две туфельки сближаются и конъюгируют. После чего расходятся и снова начинают делиться. Получается, что сначала было бесполое, затем половое и снова бесполое размножение.
Половое размножение может так же чередоваться с вегетативным. Например, у губки, кишечнополостных и гидры. В течении лета у гидры происходит вегетативное бесполое размножение с помощью почкования, а осенью наблюдается половое размножение. При половом размножении у гидры образуется сперматозоид и яйцеклетка на одном организме. Весной развитие зародыша заканчивается образованием сформированной гидры.
