Формы размножения организмов в биологии

Понятие размножения — что это за процесс в биологии

Свойство размножаться присуще живым организмам, благодаря которому они могут воспроизводить себе подобных. Таким образом обеспечивается непрерывный жизненный процесс и преемственность жизни на протяжении многих поколений.

Размножение необходимо для самовоспроизведения живых организмов, гарантирует существование виду. Основой размножения является передача генетической информации, которая представлена в форме ДНК.

Воспроизведением или самовоспроизведением называют процесс, когда живой организм образует новый, генетически подобный себе организм.

Понятие преемственности заключается в передаче следующему поколению в процессе воспроизведения особей всей генетической информации, которой обладают родительские особи. Непрерывность жизни представляет собой длительное и неограниченное существование видов и популяций организмов, что обусловлено сменой поколений.

Жизненные циклы бывают простые и сложные. Особенность простого жизненного цикла заключается в полном его осуществлении, пока одна особь сохраняет жизнь и общий план строения организма. В сложном жизненном цикле чередуются половые и бесполые поколения (у растительных организмов), либо можно наблюдать явление метаморфоза, что характерно для некоторых животных.

Формы размножения организмов, характеристики

Эволюционный процесс подразумевает независимое развитие и формирование разных групп организмов. Это обусловлено неодинаковыми путями и стратегиями размножения. Выживание и существование данных групп является доказательством эффективности разных методов реализации этого процесса. Разнообразные схемы размножения классифицируют на две основные группы:

• бесполое размножение;
• половое размножение.

Бесполое

Среди особенностей бесполого размножения можно выделить следующие ключевые принципы:

• дочерние организмы характеризуются генотипом, который идентичен генотипу родительской особи;
• большая численность потомства;
• создание трудностей для эволюции за счет предоставления материала, влияющего на стабилизирующий естественный отбор.

Способы бесполого размножения растений и животных

Бесполое размножение может быть реализовано разными способами. К основным формам бесполого размножения одноклеточных организмов относят:

• деление клеток на две клетки, характерное для бактерий и простейших, в том числе амеб, инфузорий, эвглен;
• почкование, как процесс клеточного деления на части, не равные друг другу, при котором наименьшая клетка отпочковывается от большей, что характерно для дрожжей и некоторых видов бактерий;
• множественное деление или шизогония в виде многократного деления ядра материнской клетки, в результате чего из клетки формируется определенное количество дочерних клеток, каждая из которых обладает одним ядром, что характерно для простейших организмов и некоторых водорослей;
• спорообразование или спорогония — размножение, сопровождающееся формированием спор, которое можно наблюдать у водорослей, бактерий, простейших в виде споровиков.

Споры в обязательном порядке покрыты оболочкой, которая является защитой ее внутреннего содержимого от неблагоприятного воздействия внешней среды.

Среди форм бесполого размножения многоклеточных организмов можно выделить следующие:

1. Спорообразование — характерно для мхов, хвощей, папоротников.
2. Почкование — воспроизведение новых организмов путем формирования и дальнейшего отделения почек (гидры, губки), а в некоторых случаях (коралловые полипы) отделение почек не предусмотрено, но в процессе формируются колонии. Стробиляцию можно наблюдать у некоторых видов кишечнополостных, в процессе верхняя часть полипа делится поперечными перетяжками, в результате чего формируются дочерние особи или стробилы, которые в дальнейшем отрываются от родительского организма.
3. Вегетативное размножение — происходит фрагментами тела в виде мицелия у грибов, слоевища у водорослей и лишайников. Размножение вегетативными органами подразумевает, что дочерние особи формируются из стебля (смородина), корневища (пырей), клубня (картофель), луковицы (лук), что характерно для цветковых растений.
4. Фрагментация — формирование новых особей из отдельных частей родительского организма, что встречается среди некоторых видов плоских и кольчатых червей.

Половое

Особенностями полового размножения являются:

• наличие полового процесса;
• обеспечение обмена наследственной информацией между организмами, которые принадлежат к одному виду;
• предпосылки к наследственной изменчивости;
• гарантия разнообразного потомства;
• повышение возможности особей к приспособлению в условиях постоянно меняющейся окружающей среды;
• формирование условий для реализации механизмов естественного отбора и эволюции;
• небольшое число потомков;
• преобладание данной формы размножения у животных и высших растений. Его можно встретить у всех эукариот.

Основными формами полового процесса являются:

• конъюгация;
• копуляция или гаметогамия.

Конъюгацию можно наблюдать в процессе размножения инфузорий, некоторых видов бактерий, водорослей и грибов. Данный процесс заключается в оплодотворении с помощью обмена мигрирующими ядрами, перемещающимися из клетки одного организма в клетку другого по цитоплазматическому мостику, который формируется между ними.

При конъюгации численность организмов не растет, а их размножение реализуется бесполым способом, то есть делением надвое.

При копуляции или гаметогамии две клетки, различающиеся по полу, в виде гамет сливаются, в результате чего образуется зигота. В процессе из двух ядер гамет формируется одно ядро зиготы. Копуляция также представляет собой половой процесс у животных, которые обладают копулятивными органами, и соединение при половом размножении двух организмов, не обладающими половыми органами, к примеру, дождевых червей.

Способы полового размножения

Половое размножение реализуется в разных формах: без оплодотворения и с оплодотворением.

Организмы, для которых характерно половое размножение, отличаются половыми органами:

1. Низшие растения и многие виды грибов обладают гаметангиями.
2. Высшие споровые растения имеют антеридии в виде мужских органов и архегонии в виде женских органов.
3. Семенные растения размножаются с помощью пыльцевых зерен, которые относятся к мужским органам, и зародышевыми мешками, являющимися женскими органами.
4. Животные обладают половыми железами или гонадами в виде семенников у самцов и яичников у самок.
5. Губки и кишечнополостные не имеют половых органов, гаметы у таких организмов формируются из разных соматических клеток.

Процесс, при котором сливаются мужская и женская половые клетки или гаметы, называется оплодотворением. Результатом оплодотворения является образование зиготы.

Зигота формируется с помощью соединения гамет разного пола. В дальнейшем она трансформируется в новую дочернюю особь. В редких случаях, что характерно для некоторых видов водорослей и грибов, зигота обрастает плотной оболочкой и преобразуется в зигоспору.

Как правило, яйцеклетка обладает сферической формой и значительно превышает по размеру соматические клетки. Яйцеклетка характеризуется неподвижностью, а также высокой концентрацией питательных веществ, которые представлены желточными зернами и белком.

Сперматозоид отличается мелкими размерами и высокой подвижностью. Сперматозоиды двигаются, используя один или несколько жгутиков. Данные мужские клетки имеют самцы животных, некоторые грибы, многие растения, размножение которых реализуется при наличии водной среды.

Клетка включает головку, шейку и хвост. Головка обладает ядром с гаплоидным набором хромосом. Шейка состоит из митохондрий, которые генерируют энергию для перемещения сперматозоида, и центриоли, обеспечивающей колебательные движения жгутика.

Сперматогенезом называют процесс, когда формируются мужские половые клетки или мужские гаметы в семенниках. Оогенез представляет собой процесс образования яйцеклеток, то есть женских гамет, и осуществляется в яичниках.

Этапы гаметогенеза:

• размножение в виде митотического деления первичных половых диплоидных клеток ткани семенных канальцев семенников или яичников;
• рост во время интерфазы клеточного цикла, сопровождается увеличением сперматогоний и оогоний с помощью повышения в них цитоплазмы, репликацией ДНК и формированием второй хроматиды, формированием сперматоцитов первого порядка и ооцитов первого порядка;
• созревание в виде мейотического деления в два этапа;
• формирование.

Партеногенез бывает двух типов:

• гаплоидный, характерен для пчел, муравьев;
• диплоидный, характерен для низших ракообразных, некоторых видов ящериц.

Перед оплодотворением происходит осеменение.

Осеменение делится на:

• наружное, что характерно для обитателей водной среды, которые выделяют в воду яйцеклетки и сперматозоиды для последующего их слияния;
• внутреннее, осуществляемое с помощью копулятивных органов, которыми обладают обитатели суши.

Млекопитающие и человек обладают яйцеклетками, которые приспособлены к оплодотворению в результате овуляции.

Частота овуляции определяется особенностями нервной системы организма и гормонами эндокринной системы.

Оплодотворение состоит из нескольких фаз:

• сперматозоид проникает в яйцеклетку, что сопровождается формированием в яйцеклетке оболочки оплодотворения, являющейся барьером для других сперматозоидов;
• ядра сливаются, восстанавливается диплоидный набор хромосом;
• зигота начинает развиваться, при этом формируется веретено деления, побуждающее зиготы к делению.

Разделение организмов по полу

Первичные половые признаки организмов определяются наличием половых органов. Все остальные признаки отличия особей разного пола считаются вторичными половыми признаками. Их совокупность называется половым диморфизмом. Данные характеристики организма обусловлены воздействием половых гормонов.

В зависимости от наличия половых органов организмы классифицируют следующим образом:

• раздельнополые;
• двуполые или гермафродитные.

Особи, обладающие половыми органами только одного типа, то есть женскими или мужскими, называют раздельнополыми. Данный тип получил широкое распространение в природе. Организмы с половыми органами всех типов, то есть имеющие женские и мужские половые органы, относят к гермафродитным.

Примерами двуполых организмов являются кишечнополостные, плоские, малощетинковые черви, пиявки, ракообразные, моллюски. Кроме того, цветки покрытосеменных растений по большей части являются гермафродитными. Явление гермафродитизма можно наблюдать у малоподвижных или неподвижных организмов.

Особенности онтогенеза

Одноклеточные живые организмы (такие, как простейшие или бактерии) характеризуются онтогенезом, который почти идентичен клеточному циклу. Начало данного процесса совпадает с образованием новой одноклеточной особи, то есть с моментом деления родительской клетки пополам.

Окончание онтогенеза связано с очередным делением такого организма, либо процесс останавливается по причине гибели особи в результате воздействия на нее неблагоприятных факторов.

У многоклеточных видов, для которых характерно размножение бесполым методом, начало процесса онтогенеза совпадает с моментом выделения группы клеток материнского организма. В качестве примера можно рассмотреть, как почкуется гидра. Данный организм во время деления формирует новые особи, которым присущи их признаки и свойства.

У организмов, которые размножаются половым путем, начало онтогенеза соответствует моменту оплодотворения. В дальнейшем формируется зигота, которая является первой клеткой новой особи. В процессе онтогенеза организм растет, увеличивает вес и габаритные размеры, а также проходит через стадию дифференцировки.

Периоды онтогенеза:

• эмбриональный, начинается при формировании зиготы и заканчивается прорастанием семян у растений, либо рождением новой особи у животных;
• постэмбриональный, берет начало с момента прорастания семян у растений или рождения у животных и заканчивается смертью организма.