Способы рождения у животных

Какие способы размножения свойственны животным

Способы размножения животных

Бесполое размножение.

В животном мире существует целый ряд способов размножения, например, прямое деление или почкование, характерные для низших беспозвоночных, а также партеногенез, отмечаемый даже у высших позвоночных. Совершенно очевидно, что именно бесполое размножение представляет собой наиболее простой и наименее энергоемкий путь увеличения численности особей. Однако, почему-то, в процессе эволюции возник сложный, сопряженный с множеством проблем и условностей, процесс полового размножения.

Половое размножение.

1. Конъюгация. Половое размножение появляется у животных уже на самых низших ступенях эволюционной лестницы. Так, уже у простейших одноклеточных микроорганизмов — инфузорий, размножающихся прямым делением, наблюдается так называемая конъюгация, представляющая собой некий аналог полового процесса. В процессе конъюгации две инфузории как бы срастаются, на время, в течение которого обмениваются наследственной информацией. Затем инфузории разъединяются, и затем каждая продолжает делиться сама по себе.

2. Партеногенез. У целого ряда беспозвоночных, а также многих позвоночных животных отмечается такое явление, как партеногенез, при котором самки откладывают яйца или рожают живых детенышей без участия самцов. Вылупляются из этих яиц или рождаются подобным образом только самки, причем интересно, что в природе существуют целые локальные популяции подобных видов. Подобная популяция скальных ящериц была обнаружена в Армении. В остальных местах своего обитания этот, весьма обычный вид, размножается обычным образом.

Партеногенез в экспериментальных условиях возможен даже у млекопитающих. Для этого необходимо каким-либо образом стимулировать к делению неоплодотворенную яйцеклетку, что осуществимо разными путями, например, просто нанесением укола микроиглой.

3. Гермафродитизм. У целого ряда беспозвоночных животных имеет место гермафродитизм, при котором у каждой особи имеются как мужские, так и женские половые железы. Среди наиболее известных животных гермафродитами являются, например, дождевые черви, пиявки и многие виды улиток. Однако, несмотря на то, что у подобных животных каждая особь производит и яйцеклетки, и сперматозоиды, они спариваются друг с другом, производя взаимный обмен половыми клетками. У крупных, не имеющих раковин, моллюсков аплизий или морских зайцев, обитающих в прибрежной зоне моря, в процессе оплодотворения может одновременно принимать участие до 10-12 особей, играя сразу как роли самцов, так и роли самок.

Однако, несмотря на наличие у животных-гермафродитов половых клеток обоих типов, они крайне редко прибегают к самооплодотворению, и напротив, обычно стремятся к спариванию с другими, предпочтительно не родственными особями.

4. Смена пола. У некоторых животных, в том числе у целого ряда видов рыб, с возрастом происходит смена пола. Так, у хорошо известных аквариумистам рыбок-меченосцев довольно обычным является превращение немолодых самок в самцов. При этом у них вырастает мечевидный отросток на хвосте, имеющийся только у самцов, и они начинают проявлять типичное половое поведение, успешно оплодотворяя самок. Аналогичное явление наблюдается и у небольших рыбок морских юнкеров, обитающих в прибрежной зоне Черного моря. У некоторых видов рыб отмечен и обратный процесс: превращение самцов в самку.

5. Чередование половых и бесполых типов размножения. У таких беспозвоночных, как кишечнополостные, черви разных типов, иглокожие, параллельно существуют как половое, так и бесполое размножение. Для множества беспозвоночных характерно чередование половых и бесполых поколений. Так, например, коралловые полипы, весьма активно разрастающиеся за счет вегетативного размножения, периодически производят огромное количество подвижных мужских и женских половых клеток. Оплодотворение происходит в толще воды. Из образовавшихся при этом зигот развиваются подвижные личинки, которые оседают на подходящий субстрат и дают начало новым колониям кораллов. Аналогичным путем размножаются все прикрепленные формы: губки, мшанки, гидроидные полипы и т.д.

У некоторых видов наблюдается чередования партеногенеза с нормальным половым размножением. Так, например, тли, в течение всего лета размножаются живорождением, при котором, неоплодотворенные самки рожают одних самок. Молодые самки тлей начинают рожать следующих самок уже в возрасте нескольких часов.

Таким образом, в течение лета проходит огромная череда бесполых поколений. Зоологи подсчитали, что если бы все потомство одной тли выживало, то оно за одно лето могло бы покрыть сплошным покрывалом весь земной шар. К счастью, поскольку тлями питается множество других животных, этого не происходит. Казалось бы, данный способ размножения тлей весьма успешен и не требует желать ничего лучшего. Однако осенью многие тли откладывают яйца, из них выводятся самцы, которые оплодотворяют сравнительно небольшое количество самок.

В то время как осенью большинство тлей, закончив свой жизненный цикл, погибает, оплодотворенные самки успешно переживают зиму и весной откладывают яйца. Из яиц вылупляются крылатые тли, они разлетаются в разных направлениях, и, осев на подходящих кормовых растениях, утрачивают крылья и начинают размножаться партеногенезом. Очевидно, что для успешного выживания в условиях континентального климата тлям оказывается необходимым расширение спектра изменчивости в геноме, обеспечиваемое половым размножением.

Таким образом, основное значение полового размножения заключается не просто в увеличении количества особей, а в расширении генофонда, в дальнейшем способствующего естественному отбору.

Особенности процесса размножения животных

Размножение — свойство живых организмов воспроизводить себе подобные особи.

Животные размножаются бесполым и половым путем. Бесполое размножение свойственно преимущественно низшим животным. При бесполом размножении от материнской особи отделяется часть ее тела или вся особь делится на две или большее число частей, каждая из которых развивается в самостоятельное животное.

Различают несколько способов бесполого размножения животных: деление, почкование, шизогонию (рис. 23).

Рис. 23. Бесполое размножение протозоа:

/—деление амебы; 2 — почкование инфузории (сувойки); 3 шизогония малярийного плазмодия

Рис. 24. Формы сперматозоидов:

/ — барана; 2 — рака; 3 — круглого червя; 4

Деление заключается в перетяжке материнской особи на две более или менее равные части, каждая из которых становится новым организмом.

Почкование — такое бесполое размножение, когда на теле материнской особи образуется вырост (почка), постепенно приобретающей форму и строение взрослого животного.

После отделения (отпочкования) от материнского организма новая особь начинает вести самостоятельную жизнь.

Множественное деление (шизогония) наблюдается у ряда паразитических одноклеточных животных. Сначала ядро материнского организма многократно делится, что ведет к образованию многоядерного шизонта. Затем вокруг каждого ядра обособляется участок цитоплазмы и шизонт распадается на многочисленные мелкие дочерние особи (мерозоиты), что влечет за собой быстрое накопление паразитов в теле хозяина.

Половое размножение присуще всем типам животных.

При половом размножении новый организм развивается из зиготы, образующейся в результате оплодотворения яйца сперматозоидом.

Женская половая клетка — яйцо (яйцеклетка) обычно имеет округлую или овальную форму и состоит из цитоплазмы и ядра. В цитоплазме содержится то или иное количество питательного вещества. Яйцо, как правило, покрыто оболочками различного строения.

Мужские половые клетки — с п е р м а т о з о и д ы имеют разнообразную форму (рис. 24), но обычно состоят из головки, соединительной части и хвоста, который служит для движения в жидкой среде.

Большую часть головки занимает ядро.

У одних многоклеточных животных (как правило, обитающих в воде) наблюдается наружное оплодотворение: как яйца, так и сперматозоиды выделяются в воду, где и происходит их слияние. Другим животным свойственно внутреннее оплодотворен и е: сперма вводится в половые пути самки, и там совершается акт оплодотворения яйца сперматозоидом. Иногда животное развивается из неоплодотворенного яйца; такое размножение называется девственным — парте-иогенетическим.

Размножение многоклеточных животных

Животные, как и растения, размножаются бесполым и поповым способами. Особенности размножения многоклеточных животных во многом определены условиями их обитания.

Бесполое размножение характерно для наиболее просто устроенных животных, например, гидры.

Летом при благоприятных условиях она размножается почкованием. На тело гидры образуется выпячивание стенки тела — ночка, которая растет, формируя на вершине рот и зачатки щупалец. Почка у основания отшнуровывается, падает на дно и переходит к самостоятельной жизни. Иногда почкование идет так энергично, что еще до отрывания первой почки на гидре успевают образоваться 2—3 другие.

Многие животные, в том числе и гидра, перед наступлением холодов размножаются половым путем.

Начинается этот процесс с образования половых клеток — гамет. Мужские половые клетки животных — сперматозоиды. Они мелкие и подвижные в отличие от спермиев.

Сперматозоиды формируются у самцов к мужских половых железах — семенниках. Женские половые клетки яйцеклетки неподвижны и имеют большой запас питательных веществ. Они образуются у самок в женских половых железах — яичниках. При половом размножении происходит слияние двух половых клеток — яйцеклетки и сперматозоида. Этот процесс называется оплодотворением. Из образовавшейся клетки — зиготы формируется новый организм, сочетающий признаки обоих родителей.

Преимущество полового размножения перед бесполым состоит в том, что потомки похожи на родителей и в то же время незначительно отличаются от них и от друг от друга.

Это позволяет организмам одного вида лучше приспособиться к меняющимся условиям обитания.

У большинства рыб и земноводных (лягушки, жабы, тритоны) яйцеклетки оплодотворяются сперматозоидами в окружающей их водной среде.

Такое оплодотворение называется наружным. Если оплодотворение клетки происходит внутри тола самки, оно называется внутренним. Внутреннее оплодотворение характерно для насекомых, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих.

Развитие нового организма

Развитие нового организма может происходить во внешней среде или внутри организма матери.

Многие животные откладывают яйца в тех местах, где имеются условия для их развития. Насекомые — там, где есть пища для выходящей из яйца личинки (на листьях, в бутонах цветков, рядом с завязавшимися плодами).

Пресмыкающиеся обычно помещают кладку в песок, почву или гниющие листья. Под действием температуры окружающей среды или в результате выделения тепла гниющими растительными остатками в яйцах развиваются зародыши.

Ящерицы, черепахи, крокодилы, птицы откладывают оплодотворенные яйца с большим запасом питательных веществ.

Яйца ящериц и ямой покрыты снаружи кожистой оболочкой, а яйца крокодилов, черепах и птиц имеют известковую скорлупу.

Все эти животные называются яйцекладущими. У млекопитающих зародыш из зиготы развивается в особом органе самки — матке. Такое развитие называется внутриутробным. Зародыш хорошо защищен от неблагоприятных воздействий среды. Это обеспечивает высокую выживаемость потомства млекопитающих. На свет появляются вполне сформированные детеныши.

Такие животные называются живородящими.

Безусловно, в данном случае оно представляет собой основную форму самовоспроизведения. Косвенным свидетельством этому служит тот факт, что современные прокариотные организмы (бактерии) размножаются исключительно бесполым путем — делением материнской клетки-организма надвое.

Такой способ свойствен и многим одноклеточным эукариотным организмам — водорослям, грибам, простейшим. Причем для некоторых из них (например, у амеб) он единственный. Разделению тела материнской клетки предшествует митотическое деление ядра — образуются два дочерних ядра, идентичные как друг другу, так и материнскому. Вслед за этим происходит разделение цитоплазмы и образование двух дочерних клеток.

У некоторых одноклеточных (например, у жгутиконосцев) встречается размножение путем почкования.

В этом случае параллельно с митотическим делением ядра в материнской клетке формируется небольшое выпячивание цитоплазмы, куда перемещается одно из дочерних ядер. Затем этот фрагмент отпочковывается и образуется мелкая дочерняя особь. Некоторое время она растет и развивается, достигая затем размеров материнского организма.

Особую форму бесполого размножения одноклеточных организмов представляет шизогония — множественное деление (например, у грибов, простейших): в клетке материнского организма увеличивается объем цитоплазмы, а ядро многократно митотически делится.

В определенный момент материнская клетка разделяется, одновременно порождая множество дочерних особей, число которых соответствует числу образовавшихся ядер.

Еще одним способом бесполого размножения у ряда одноклеточных (бактерии, грибы, паразитические простейшие) является спорообразование. В результате формируются споры — особые клетки, окруженные плотной оболочкой и устойчивые к неблагоприятным внешним условиям.

На стадии их появления одноклеточный организм неактивен — не питается, не движется и т. д. При попадании же споры в благоприятные условия оболочка ее разрушается и высвободившийся организм начинает вести себя активно.

Образование спор нередко сочетается с бесполым размножением одноклеточного организма либо путем множественного деления, либо надвое.

Это особенно выгодно для паразитических одноклеточных, распространение которых, т. е. заражение новых хозяев, часто связано с выходом во внешнюю среду.

Бесполое размножение у многоклеточных организмов.

Многим многоклеточным организмам свойственны такие формы бесполого размножения, как вегетативное размножение и спорообразование.

При вегетативном размножении дочерний организм формируется за счет части тела, вегетативного органа или группы соматических клеток материнского организма. Особенно широко такое размножение встречается у растений и грибов, а также у разных групп беспозвоночных животных. У высших растений вегетативное размножение осуществляется с помощью различных вегетативных органов: корневищ (ландыш, пырей, ирис), ползучих побегов (земляника, клюква), клубней (картофель), луковиц (лук, чеснок, тюльпан), корневых отпрысков (малина, осот, иван-чай), листьев (бегония, бриофиллюм) (рис.

1). У низших растений, грибов и беспозвоночных животных вегетативное размножение происходит путем деления или фрагментации тела материнского организма (таллома у многоклеточных водорослей, тела губок, кишечнополостных, червей, иглокожих).

Рис. 1. Вегетативное размножение: 1 — выводковыми почками (на слоевище мха маршанции); 2 — придаточными почками (лист брионии); 3 — придаточными почками (на корневой системе осота полевого); 4 — ползучими стеблями (земляника)

Особая форма вегетативного размножения — почкование, встречающееся у некоторых беспозвоночных животных.

Сформировавшаяся дочерняя особь отделяется от материнской и переходит к самостоятельному существованию (например, у гидры; рис. 2). Если же образующиеся почкованием особи не отделяются от материнской, сохраняя тесную связь в течение всей жизни, происходит формирование колонии организмов (как, например, у губок, кораллов, асцидий).

Рис. 2. Гидры: 1 — почкующаяся; 2 — с яйцами

Кроме вегетативного размножения очень многим видам грибов и растений присуще спорообразование. Оно предполагает, что в специальных органах многоклеточного организма (спорангиях) образуются одноклеточные споры, при прорастании одной из которых развивается целый организм (например, дочерний мицелий у грибов).

Споры многих грибов и растений покрыты плотной оболочкой, устойчивы к внешним воздействиям, неподвижны и рассеиваются пассивно. Снабженные жгутиками зооспоры водорослей активно плавают в водной среде.

Своеобразной формой бесполого размножения является полиэмбриония (развитие из зиготы нескольких зародышей), находящаяся в непосредственной связи с половым размножением. Несколько зародышей развиваются во время дробления зиготы за счет разделения эмбрионального клеточного материала (массы бластомеров) на несколько частей.

В результате развития этих зародышей у животных рождаются однояйцовые близнецы с одинаковыми генотипами. У многих растений (например, у кувшинок, тюльпанов) и животных (к примеру, у наездников, броненосцев) явление полиэмбрионии закономерно.

Однако она может встречаться и у тех видов, которым в принципе не свойственна, например у человека (двойни рождаются один раз на тысячу одноплодных родов).

Биологическая роль бесполого размножения

Поддержание наибольшей приспособленности в малоизменяющихся условиях окружающей среды. Оно усиливает значение стабилизирующего естественного отбора; обеспечивает быстрые темпы размножения; используется в практической селекции. Бесполое размножение встречается как у одно-, так и у многоклеточных организмов.

У одноклеточных эукариот бесполое размножение представляет собой митотическое деление, у прокариот — деление нуклеоида, у многоклеточных форм — вегетативное размножение.

Краснодембский Е. Г.»Общая биология: Пособие для старшеклассников и поступающих в вузы»

Н. С. Курбатова, Е. А. Козлова «Конспект лекций по общей биологии»

Источник