Чем отличается размножение животных и растений
Воспроизведение организмов, его значение. Способы размножения, сходство и различие полового и бесполого размножения. Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных. Внешнее и внутреннее оплодотворение
Содержание:
Способность давать потомство — одно из важнейших свойств организмов. Они воспроизводят себе подобных, размножаются. Новые особи относятся к тому же биологическому виду, что и родители, генетически с ними сходны.
Воспроизведение организмов, его значение
Размножение должно приводить к получению такого количества потомков, которое превышает число особей в поколении родителей. Это важно, потому что, не все дочерние организмы доживают до состояния половой зрелости и смогут размножаться. Потомки от одной родительской пары могут погибнуть от болезней, хищников, стихийных бедствий. Если потомков больше, чем родителей, то это воспроизведение.
Размножение обеспечивает преемственность, то есть постоянную передачу генетической информации потомству от родителей. Жизнь непрерывна потому, что существует воспроизведение себе подобных. Хотя продолжительность существования конкретной особи конечна, виды в целом существуют длительно по историческим меркам. Выживание групп происходит благодаря воспроизведению.
Способы размножения, сходство и различие полового и бесполого размножения
Даже одна родительская особь, ее отдельные части способны дать начало новым организмам. Образование новых поколений из одной клетки, группы клеток или органа материнского организма относят к бесполому размножению. При этом, родители и потомки обладают сходной или полностью идентичной генетической информацией.
Половое размножение заключается в необходимости слияния половых клеток. Гаметы образуются в разных организмах, поэтому содержат неодинаковый генетический материал.
Способы бесполого размножения
Если происходит простое деление одноклеточного организма, то образуются две дочерние особи. Они тоже состоят из одной клетки, похожей на материнскую. Этот процесс характерен для одноклеточных водорослей и простейших.
У споровиков происходит множественное деление. Типичный представитель этой группы — малярийный плазмодий. Неоднократно делится ядро клетки паразита, после чего делится цитоплазма на такое же количество частей.
Еще один способ бесполого размножения позволяет быстро увеличивать количество особей одного вида. После деления ядра, у дрожжей на поверхности материнской клетки появляется небольшое выпячивание. В него перемещается одно из вновь образовавшихся ядер. Затем новая клетка отделяется. Численность особей быстро увеличивается.
Для многоклеточных организмов тоже характерны спорообразование и вегетативное размножение. Образование спор происходит в жизненном цикле грибов, некоторых групп растений, имеющих более древнее происхождение по сравнению с цветковыми и голосеменными.
Спора — одна клетка с небольшим запасом питательных веществ, защитной оболочкой. Споровое размножение характерно для водорослей, грибов, мхов, папоротников (Рис. 1). Легкие споры разносятся водой и ветром, прорастают только при попадании в благоприятные условия. Так появляются новые организмы.
Рис. 1 Папоротники — споровые растения
При вегетативном размножении группы клеток дают начало новому организму. При почковании выпячивается стенка тела, например, у гидры. Выпуклость постепенно увеличивается в размерах. У дочерней гидры на верхушке выпячивания формируются ротовое отверстие и щупальца. Затем маленькая гидра отпочковывается от материнского организма (Рис. 2).
Рис. 2 Почкование у гидры
Фрагментация — разделение материнского организма на две или более частей. Из каждой развивается дочерняя особь. Способ размножения основан на способности живых существ регенерировать. Организм при повреждении достраивает недостающие части тела. Фрагментация происходит у медуз, актиний, иглокожих, плоских и кольчатых червей. Встречается у растений, например, у многоклеточных водорослей, которые способны размножаться кусочками слоевища.
Полиэмбриония — разделения зародыша. Если такое явление происходит у человека, то рождаются однояйцевые близнецы.
Способность к вегетативному размножению достигает наивысшего развития у растений. Начло новым организмам могут дать целые органы или разные части материнского организма.
Способы вегетативного размножения цветковых растений:
Рис. 3 Укоренение черенка
Для бесполого размножения требуется только одна родительская особь. Образуются генетически идентичные потомки. Это снижает возможности приспособления к изменяющимся условиям среды обитания. Единственным источником изменчивости становятся случайные мутации.
Половое размножение
В этом способе воспроизведения участвуют половые клетки — гаметы, которые сливаются в одну клетку — зиготу. Зигота дает начало новому организму. Перед слиянием необходимо предварительное уменьшение числа хромосом в гаметах в 2 раза, чтобы в момент оплодотворения их число снова стало диплоидным.
Рис. 4 Два вида половых клеток
В процессе мейоза из одной диплоидной клетки возникают четыре с гаплоидным набором хромосом. Оплодотворение способствует восстановлению и поддержанию постоянства кариотипа.
Партеногенез — особая форма полового размножения. Новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Другое название этого процесса — «девственное развитие». Наблюдается у дафний, пчел, некоторых ящериц.
Конъюгация — форма полового размножения, при которой особи сначала обмениваются фрагментами генетического материала, затем происходит бесполое размножение. Конъюгация — половой процесс у инфузорий.
Черты сходства и различия полового и бесполого размножения
Бесполое размножение способствует сохранению, в процессе естественного отбора, признаков наибольшей приспособленности. Половой процесс создает и сохраняет генетическое разнообразие. Возникают предпосылки для появления новых признаков, которые могут помочь оказаться полезными в изменившихся условиях существования.
Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных
По наличию гамет растительные организмы относят к двудомным и однодомным. Первые — это мужские и женские особи. У однодомных есть и мужские, и женские цветки на одном растении, как у огурца. Двудомные — растения, несущие либо только женские, либо только мужские цветки, как у тополя, облепихи, ивы.
Встречаются двуполые(гермафродитные) организмы. У простейших, кишечнополостных, плоских червей, дождевого червя, некоторых рыб, моллюсков, ящериц, одна и та же особь производит мужские и женские половые клетки. Также, к гермафродитным организмам относятся многие цветковые растения.
Оплодотворением называют процесс слияния мужской клетки и женской, с образованием зиготы. В отличие от гамет, она имеет диплоидный набор хромосом. Зигота делится, из нее развивается зародыш.
Для оплодотворения необходимы следующие условия:
У растений может происходить оплодотворение мужскими гаметами, произведенными одной особью, женских половых клеток, созревших на другой особи. Возможно, и проникновение собственных сперматозоидов при самоопылении.
Оплодотворение начинается в момент сближения и проникновения сперматозоида в яйцеклетку. Происходит слияние ядер двух половых клеток. Формируются нити веретена первого деления. Образуются две первые клетки нового организма.
Двойное оплодотворение у растений
Опыление — перенос пыльцы, содержащей мужские гаметы (спермии), на рыльце пестика. Только после этого возможно оплодотворение.
Рис. 5 Двойное оплодотворение в цветке
Протекание этапов оплодотворения изучил С.Г. Навашин в 1898 г. Процесс назвали двойным оплодотворением. Участвуют два спермия и одна яйцеклетка. Второй и третий этапы двойного оплодотворения протекают в завязи пестика, где расположен зародышевый мешок с семязачатком.
После оплодотворения происходят митотические деления зиготы, образуется зародыш. Питательные вещества для роста и развития находятся в эндосперме.
Оплодотворение у животных
У позвоночных сближение гамет возможно при синхронизации их выведения из мужского и женского организмов. Облегчает оплодотворение выделение яйцеклеткой особых химических факторов, «направляющих» сперматозоид в пространстве.
Внешнее и внутреннее оплодотворение
У животных возможно наружное или внутреннее оплодотворение. В первом случае мужские и женские гаметы попадают из организма во внешнюю среду. Например, самка выметывает, откладывает яйцеклетки (икру). Самец выделяет сперму. Слияние половых клеток происходит вне тела — в окружающей среде.
Рис. 6 Икра лягушки
Внешнее оплодотворение — характерная особенность примитивно устроенных водных животных. К ним относятся двустворчатые моллюски, большинство видов рыб, многие земноводные (Рис. 6).
Внутреннее оплодотворение отличается от внешнего тем, секрет половых желез самца попадает в половые органы самки, где происходит слияние гамет. Оплодотворенная яйцеклетка зачастую выводится наружу. Внутреннее оплодотворение — характерная черта наземных животных. Этот тип слияния половых клеток встречается у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих. Такой способ характерен для некоторых водных насекомых.
Наружно-внутренний — промежуточный тип. Самка способна захватывать половые продукты, выделенные самцом и оставленные во внешней среде на каком-либо субстрате. Так происходит у ряда членистоногих, у хвостатых земноводных.
В протекании оплодотворения у растений и животных можно найти общие черты. Они доказывают единство живой природы. Каждый тип оплодотворения имеет преимущества и недостатки. При выделении половых клеток в окружающую среду, часто происходит их гибель. Этот тип оплодотворения — единственно возможный у животных, ведущих прикрепленный образ жизни.
Внутреннее оплодотворение обеспечивает сохранение большего числа гамет, их потери существенно уменьшаются. Животным необходимо тратить энергию на поиск полового партнера. Кроме того, появляется потомство, мало приспособленное к самостоятельной жизни. Требуется уход родителей.
Живые организмы начинают свою жизнь с одной клетки или части материнского организма. Размножение может быть бесполым или половым, в зависимости от вида участвующих клеток.
Биологическая роль оплодотворения заключается в восстановлении диплоидного набора хромосом при слиянии гаплоидных половых клеток, сочетании в новом организме наследственной информации и признаков двух родителей.
Урок Бесплатно Размножение растений и животных
Введение
Размножение- способность к продолжению своего рода, самое характерное и необходимое свойство всех живых существ.
Оно направлено на сохранение генов отдельной особи и выживание вида в целом.
Эволюция длительное время пыталась найти способ сохранения видов, и этим способом оказался процесс размножения.
Каждый организм будь это растение, животное, или бактерия отличается своими особенностями размножения.
Но разные способы размножения подразделяются на два основных типа: бесполое и половое, которые, в свою очередь, подразделяются на различные формы.
Виды бесполого размножения одноклеточных растений и животных
Бесполое размножение одноклеточных организмов подразделяется на:
Митотическое деление одноклеточных.
Митоз– сложное, непрямое, полноценное деление клетки, при котором клетка проходит ряд последовательных фаз, в результате которых каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, как и в материнской клетке.
Характерно для амебы, инфузории, эвглены, хлореллы.
Перед митозом одноклеточный организм должен достигнуть определенных размеров, созреть.
Далее в клетке наблюдается усиленное образование органических веществ, для построения новых органоидов, увеличение количества АТФ, удвоение ДНК.
Митоз начинается с деления ядра и распределения генетической информации между образующимися клетками, а затем происходит деление цитоплазмы (цитокинез). Дочерние клетки восстанавливают недостающие органеллы (жгутики, реснички).
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Митоз называют непрямым делением, потому что это достаточно сложный и точный процесс, состоящий из четырёх фаз.
Также этот процесс требует предварительной подготовки:
При прямом делении клетки амитозе ядро клетки без какой-либо специальной подготовки быстро делится перетяжкой, и наследственный материал случайным образом распределяется между дочерними клетками.
Например, клетка обладает 46 хромосомами; при митозе этой клетки в каждой вновь образовавшейся клетке будет по 46 хромосом.
При амитозе в одной клетке может быть 40хромосом, в другой 6 хромосом. Часто эти клетки, обреченные на гибель
Амитоз происходит в стареющих клетках.
Кстати, опухоли также возникают из-за процесса деления клеток путем амитоза
Митотическое деление амебы:
Шизогония (множественное деление).
Шизогония- это процесс, при котором ядро материнской клетки (шизонта) делится на несколько ядер, а затем клетка распадается на соответствующее число одноядерных клеток.
Характерно для фораминифер и споровиков.
У хламидомонады в процессе шизогонии в клетке сначала образуется четыре ядра, а далее каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой и оболочкой, потом наступает момент разрыва общей клеточной оболочки и на свет появляются четыре одинаковых хламидомонады. Такой же процесс характерен для вольвокса.
Шизогония особенно характерна для представителей класса споровиков, одним из представителей которых является малярийный плазмодий.
В процессе бесполого размножения, шизогонии, малярийный плазмодий внутри одной клетки может образовать до 1000 дочерних клеток.
Почкование
Характерно для дрожжевых клеток (относятся к царству грибы), сосущих инфузорий, некоторых жгутиковых.
В этом случае происходит образование дочернего ядра, а в материнской клетке формируется небольшое выпячивание цитоплазмы, куда перемещается одно из образовавшихся ядер.
Затем этот фрагмент отпочковывается и образуется мелкая дочерняя особь, у сосущих инфузорий она называется «бродяжка».
Некоторое время она растет и развивается, достигая затем размеров материнского организма.
Почкование отличается от деления тем, что отпочковавшиеся особи намного меньше материнского организма.
Почкование может быть наружным и внутренним.
При внутреннем почковании почки образуются внутри тела одноклеточного организма, в так называемой выводковой камере.
Так же, как почкование клеток дрожжей, выглядит почкование клеток одноклеточных растений и животных:
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Бесполое размножение многоклеточных организмов
Выделяют следующие виды бесполого размножения у многоклеточных растений и животных:
Почкование— способ бесполого размножения, при котором дочерние особи формируются из выростов тела материнского организма (почек).
Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (например, как у гидры), а могут остаться прикрепленными к материнскому организму, образуя колонии (коралловые полипы).
Почкование характерно для печёночных мхов (мох маршанция) и животных (губки, кишечнополостные, некоторые черви, оболочники).
Фрагментация- способ бесполого размножения, при котором новые организмы образуются из фрагментов (частей), на которые делится материнская особь (плоские черви, кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея).
Плоский червь- планария:
В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.
Регенерация (восстановление)- способность живых организмов со временем восстанавливать повреждённые ткани, а иногда и целые потерянные органы.
При неблагоприятных условиях плоский червь- планария распадается на отдельные части. Из каждой такой части при наступлении благоприятных условий может образовываться новый организм.
Фрагментация белой планарии:
У морских звезд восстановление из отдельных частей происходит только после случайной фрагментации (например, при нападении хищника) и не контролируется, как у плоских червей.
Полиэмбриония- способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из частей, на которые распадается зародыш (монозиготные близнецы).
Полиэмбриония характерна для различных групп животных:
Развитие двух зародышей из одного семени растения:
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
У личинок наездников рода Litomastix из одной зиготы образуются до 3 тысяч личинок.
Экспериментально полиэмбриония получена у многих животных путем воздействия различных факторов.
Полиэмбриония случается также у растений, например, у тюльпанов, лилий, кувшинок, земляники.
При этом дополнительные зародыши в семени могут развиваться не только из зиготы, но и из других клеток семян
Вегетативное размножение— способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из частей тела материнской особи (лист, стебель, корень, клубень), характерно для растений.
Человек часто применяет в садоводстве, огородничестве, селекции искусственное вегетативное размножение. Растения размножают черенками, а также путем прививок.
Черенок— отрезанный от материнского организма участок растения.
Прививка— это срастание срезанных почек или стеблевых черенков одного растения (размножаемого) с другим (укорененным).
В этом случае размножаемое растение называют привоем, а растение, к которому прививают, подвоем.
Искусственное вегетативное размножение фиалки:
Спорообразование- размножение посредством спор.
Споры- специализированные клетки или микроскопические зачатки нового организма, служащие для размножения и расселения растений.
У большинства видов споры образуются в особых органах- спорангиях.
Также споры могут образовываться внутри обычных клеток (например, у нитчатой водоросли улотрикс).
Спорообразование характерно для многоклеточных организмов: грибов, водорослей, высших споровых растений.
Вайя (листоподобный орган) папоротника:
Клонирование— появление естественным путём или получение нескольких генетически идентичных организмов путём бесполого размножения (вегетативного размножения, полиэмбрионии).
В основе получения клона лежит митоз.
Также человек научился клонировать растения и животных.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
В большинстве стран клонирование человека запрещено, но в некоторых странах разрешено клонирование органов человека с целью выращивания тканей и органов для трансплантации, пострадавшему человеку.
В 1998 году начались первые эксперименты по клонированию человека.
Первое клонированное млекопитающее, овечка Долли, прожила 6,5 лет.
Ученые считают, что с помощью клонирования уцелевших ДНК можно возвратить на Землю многие вымершие виды животных и растений: например, странствующего голубя, стеллеровок коровок, птицу дронт и даже мамонтов.
Значение бесполого размножения:
плюсы:
минусы:
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Половой способ размножения растений и животных
Сперматозоиды и яйцеклетки называют гаметами.
Процесс образования и созревания гамет называют гаметогенез.
В результате полового размножения появляется новый организм, сочетающий в себе признаки обоих родителей; исключением является партеногенез.
Партеногенез— одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослый организм без оплодотворения.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Партеногенетическим путем размножаются многие виды растений и животных.
Партеногенез у растений называется апомиксисом.
Партеногенез характерен для:
Объединение генетического материала сперматозоида и яйцеклетки происходит в ходе оплодотворения— процесса слияния половых клеток- сперматозоидов и яйцеклеток.
В результате слияния сперматозоида и яйцеклетки образуется зигота.
Зигота— это оплодотворенная яйцеклетка или клетка, которая образовалась в результате слияния мужской и женской гамет.
Зигота делится и образуется многоклеточный зародыш, из которого формируется дочернее поколение.
Выделяют следующие формы размножения:
Конъюгация наиболее простая форма полового процесса, при котором нет образования гамет, а сливаются (конъюгируют) обычные клетки.
Такую форму полового процесса мы можем наблюдать у инфузорий, спирогиры.
Изогамия— наиболее примитивная форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными и имеют одинаковые морфологию и размеры.
Характерна для низших растений: водорослей, одноклеточных водорослей хламидомонады.
Гетерогамия— форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными, но женские крупнее мужских и менее подвижны.
Характерна для низших растений, например, для зеленых водорослей и бурых водорослей, малярийного плазмодия.
Овогамия— форма полового размножения, при которой гаметы различны по форме, величине и подвижности, женские гаметы неподвижные и более крупные, мужские гаметы мелкие и подвижные.
Сравнительная характеристика яйцеклетки и сперматозоида
яйцеклетка
сперматозоид
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Самец рыбы губанов-чистильщиков держит у себя в стае настоящий гарем из самок.
Если самец погибает, то сильнейшая самка может полностью перестроить свое тело и стать самцом.
Рыбы-клоуны живут группами, в которых царит строгая иерархия.
Во главе стоит доминирующая пара самец и самка, а остальные члены стаи имеют меньшие размеры, по сравнению с вожаком.
В случае гибели размножающегося самца, его место занимает один из «запасных самцов».
Если же несчастье случается с самкой, то ее бывший супруг меняет пол, и становится самкой
Значение полового размножения:
Следует отметить что половое размножение- это сложный и длительный процесс, который требует обязательного участия двух особей, гаметы которых созрели для оплодотворения.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Двойное оплодотворение у цветковых растений
Цветок растений является органом размножения.
Именно в цветке созревают гаметы: спермии и яйцеклетки.
Тычинки являются мужскими органами цветка, где образуются пыльцевые зерна.
Каждое пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток и покрыто двумя оболочками.
Из генеративной клетки образуются 2 спермия с одинарным набором хромосом.
Пестик- это женский орган цветка. В завязях пестика формируются семязачатки (один или множество в зависимости от вида растения).
В семязачатке есть зародышевый мешок, внутри которого развивается яйцеклетка с одинарным набором хромосом и центральная клетка, имеющая двойной набор хромосом.
После созревания гамет происходит опыление цветка.
Опыление— процесс переноса пыльцы с пыльника на рыльце пестика.
Двойное оплодотворение.
Когда пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, то из вегетативной клетки образуется пыльцевая трубка и одновременно из генеративной клетки путем митоза два спермия.
Эти два спермия перемещаются по пыльцевой трубке и достигают завязи цветка. Далее продвигаются в семязачаток и зародышевый мешок.
После того как пыльцевая трубка внедрилась в зародышевый мешок, ее головка разрывается под действием ферментов и разницы в осмотическом давлении между пыльцевой трубкой и зародышевым мешком.
В зародышевый мешок попадают два спермия:
Таким образом происходит двойное оплодотворение, свойственное только покрытосеменным.
Открытие двойного оплодотворения принадлежит русскому ученому, академику С.Г. Навашину (1898).
Значение двойного оплодотворения.
Плюсы и минусы размножения семенами.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Это интересно
У головоногих и двустворчатых моллюсков, рыб, земноводных (лягушки, саламандры) мужские и женские половые клетки просто выделяются в воду.
Мужские половые клетки, сперматозоиды, снабжённые жгутиками для передвижения должны разыскать женские половые клетки-яйцеклетки и оплодотворять их.
Этот способ оплодотворения называют внешним. Он является весьма ненадежным способом соединения половых клеток.
При таком типе оплодотворения организмы обычно образуют огромное количество половых клеток.
Например, озерная лягушка откладывает до 11 тыс. икринок, атлантическая сельдь выметывает около 200 тыс. а рыба-луна почти 30 млн.
Огромное количество икринок погибает раньше, чем в них появятся зародыши.
Из 600 000 икринок, отложенных самкой карпа, 93% этих икринок гибнет в первые 7- 10 суток.
Количество половых клеток, которые образует организм, зависит также от степени заботы родителей о потомстве.
Например, треска выметывает 10 млн икринок и никогда не возвращается к месту кладки; африканская рыбка тиляпия вынашивает во рту не более 100 икринок; млекопитающие, обладающие сложным родительским поведением, обеспечивающим заботу о потомстве, рождают всего одного или нескольких детенышей.
Так как вероятность оплодотворения яйцеклетки и выживания зиготы намного выше, то половых клеток (особенно яйцеклеток) образуется гораздо меньше.
Внутренне оплодотворение- это процесс слияния половых клеток внутри организма самки.
Внутреннее оплодотворение позволило животным (пресмыкающимся, птицам, млекопитающим) полностью оторваться от воды и освоить различные местообитания: например, пустыни, где водоёмов нет.