РОЗМНАЖЕННЯ І РОЗВИТОК ОРГАНІЗМІВ

У природі розрізняють два основні способи розмноження - безстатеве і статеве.

Безстатеве розмноження - це спосіб розмноження, при якому не відбувається ні утворення, ні злиття спеціалізованих статевих клітин - гамет, в ньому бере участь лише один батьківський організм.

В основі безстатевого розмноження лежить мітотичний поділ клітини. Залежно від того, скільки клітин материнського організму дає початок нової особини, безстатеве розмноження поділяють на власне безстатеве і вегетативне. При власне безстатевому розмноженні дочірня особина розвивається з єдиної клітини материнського організму, а за вегетативному — із групи клітин чи цілого органу.

У природі зустрічається чотири основних види власне безстатевого розмноження: бінарний поділ, множинний поділ, спороутворення та брунькування.

Бінарний поділ є простим мітотичним поділом одноклітинного материнського організму, при якому спочатку ділиться ядро, а потім і цитоплазма. Воно характерне для амеби протей та інфузорії-туфельки.

Множинному поділу, або шизогонії, передує неодноразове розподіл ядра, після чого цитоплазма поділяється на відповідне число фрагментів. Такий вид безстатевого розмноження зустрічається у малярійного плазмодія.

У багатьох рослин і грибів у життєвому циклі відбувається утворення спор - одноклітинних спеціалізованих утворень, що містять запас поживних речовин і покритих щільною захисною оболонкою. Суперечки розносяться вітром та водою.

Характерним прикладом брунькування є брунькування дріжджів, при якому на поверхні материнської клітини після поділу ядра з'являється невелике випинання, яке переміщається одне з ядер, після чого нова маленька клітина відшнуровується. Таким чином, зберігається здатність материнської клітини до подальшого поділу, а чисельність особин швидко збільшується.

Вегетативне розмноження може здійснюватися у формі брунькування, фрагментації, поліембріонії та ін.

При брунькаванні у гідри утворюється маленька гідра, яка відокремлюється від материнського організму. Британія характерна також для ряду коралових поліпів і кільчастих хробаків.

Фрагментація супроводжується поділом тіла на дві і більше частини, причому з кожної розвиваються повноцінні особини (медузи, актинії, плоскі та кільчасті черв'яки, голкошкірі).

При поліембріонії відбувається поділ зародка на кілька зародків. Таке явище спостерігається у броненосців, але може відбуватися і у людини у разі однояйцевих близнюків.

Для безстатевого розмноження потрібна лише одна батьківська особина, що заощаджує час та енергію, необхідні на пошуки статевого партнера. Однак у зв'язку з тим, що єдиним джерелом мінливості є випадкові мутації, практично повна відсутність мінливості серед нащадків знижує їх пристосованість до нових умов довкілля і, як наслідок, вони гинуть у великих кількостях, ніж при статевому розмноженні.

Статеве розмноження - спосіб розмноження, при якому відбувається утворення та злиття статевих клітин, або гамет, в одну клітину - зиготу, з якої розвивається новий організм.

Для статевого розмноження необхідно попереднє зменшення кількості хромосом у ході мейозу, яке відновлюватиметься при заплідненні.

Особливими формами статевого розмноження є партеногенез та кон'югація. При партеногенезі, або незайманому розвитку, новий організм розвивається з незаплідненої яйцеклітини, як, наприклад, у дафній, медоносних бджіл та деяких скельних ящірок.

У процесі кон'югації, яка характерна, наприклад, для інфузорій, особини обмінюються фрагментами спадкової інформації, а потім розмножуються безстатевим шляхом. Строго кажучи, кон'югація є статевим процесом, а чи не прикладом статевого розмноження.

Існування статевого розмноження вимагає вироблення щонайменше двох видів статевих клітин: чоловічих та жіночих. Тварини організми, у яких чоловічі та жіночі статеві клітини виробляються різними особинами, називаються роздільностатевими, тоді як здатні виробляти обидва види гамет – гермафродитами. Гермафродитизм характерний для багатьох плоских та кільчастих черв'яків, черевоногих молюсків.

Рослини, у яких чоловічі та жіночі квітки або інші різноіменні статеві органи розташовуються на різних особинах, називаються дводомними, а ті, що мають одночасно обидва види квіток, — однодомними.

Статеве розмноження забезпечує виникнення генетичного розмаїття нащадків, основу якого становлять мейоз та рекомбінація батьківських генів при заплідненні. Найбільш вдалі комбінації генів забезпечують краще пристосування нащадків до довкілля, їх виживання і більшу ймовірність передачі своєї спадкової інформації наступним поколінням.

Онтогенез та властиві йому закономірності

Онтогенез - Це процес індивідуального розвитку організму від зародження до смерті.

Зародженням організму вважається виникнення зиготи внаслідок запліднення яйцеклітини. У процесі онтогенезу відбуваються зростання, диференціювання та інтеграція елементів організму, що розвивається. Диференціюванням називають процес виникнення відмінностей між однорідними тканинами та органами, зміни їх у ході розвитку особини, що призводять до формування спеціалізованих тканин та органів. Хід онтогенезу визначається генетичними програмами, що закріпилися у процесі еволюції.

Існує кілька періодизацій онтогенезу, проте найчастіше в онтогенезі тварин виділяють ембріональний та постембріональний періоди.

Ембріональний період починається з утворення зиготи в процесі запліднення та закінчується народженням організму або виходом його із зародкових (яйцевих) оболонок.

Постембріональний період продовжується від народження до смерті організму. Іноді виділяють і проембріональний період, або прогенез, до якого відносять гаметогенез та запліднення.

Індивідуальний розвиток тварин

Процес утворення зрілих статевих кліток називається гаметогенезом.

Так як для статевого розмноження найчастіше необхідні дві особини - жіноча і чоловіча, які продукують різні статеві клітини - яйцеклітини та спермії, то і процеси утворення цих гамет мають бути різні.

Розвиток статевих клітин. У тварин розрізняють два процеси утворення статевих клітин - сперматогенез та овогенез.

Сперматогенез - Це процес утворення зрілих чоловічих статевих клітин - сперматозоїдів. У людини він протікає в сім'яниках, або яєчках, і ділиться на чотири періоди: розмноження, зростання, дозрівання та формування.

У період розмноження первинні статеві клітини діляться мітотично, унаслідок чого утворюються диплоїдні сперматогонії.У період зростання сперматогонії накопичують поживні речовини в цитоплазмі, збільшуються в розмірах і перетворюються на первинні сперматоцити або сперматоцити 1-го порядку. Лише після цього вони вступають у мейоз (період дозрівання), в результаті якого утворюється спочатку два вторинних сперматоцити, або сперматоцити 2-го порядку, а потім - чотири гаплоїдні клітини з ще досить великою кількістю цитоплазми - сперматиди. У період формування вони втрачають майже всю цитоплазму і формують джгутик, перетворюючись на сперматозоїди.

Сперматозоїди, або живчики, дуже дрібні рухливі чоловічі статеві клітини, що мають головку, шийку і хвостик (рис. 41).

1 - мітохондрії; 2 - центріоль; 3 - ядро; 4 - акросома

У головці, крім ядра, знаходиться акросома - видозмінений комплекс Гольджі, що забезпечує розчинення оболонок яйцеклітини в процесі запліднення. У шийці знаходяться центріолі клітинного центру, а основу хвостика утворюють мікротрубочки, що безпосередньо забезпечують рух сперматозоїда. У ньому також розташовані мітохондрії, що забезпечують сперматозоїд енергією АТФ для руху.

Овогенез - Це процес утворення зрілих жіночих статевих клітин - яйцеклітин. У людини він відбувається в яєчниках і складається з трьох періодів: розмноження, зростання та дозрівання. Періоди розмноження та зростання, аналогічні таким у сперматогенезі, відбуваються ще під час внутрішньоутробного розвитку. При цьому з первинних статевих клітин в результаті мітозу утворюються диплоїдні оогонії, які потім перетворюються на диплоїдні первинні ооцити, або ооцити 1-го порядку.Мейоз і наступний цитокінез, що протікають в період дозрівання, характеризуються нерівномірністю поділу цитоплазми материнської клітини, так що в результаті спочатку виходить один вторинний ооцит, або ооцит 2-го порядку, і перше полярне тільце, а потім із вторинного ооцита - яйцеклітина, зберігає поживних речовин і друге полярне тільце, тоді як перше полярне тільце ділиться на два. Полярні тільця забирають надлишок генетичного матеріалу.

У людини яйцеклітини виробляються із проміжком 28—29 діб. Цикл, пов'язаний із дозріванням та виходом яйцеклітин, називається менструальним.

Яйцеклітина — велика жіноча статева клітина, яка несе як гаплоїдний набір хромосом, а й значний запас поживних речовин подальшого розвитку зародка (рис. 42).

1 - ядро; 2 - запас поживних речовин у цитоплазмі; 3 - оболонки

Яйцеклітина у ссавців покрита чотирма оболонками, що знижують ймовірність її пошкодження різними факторами. Діаметр яйцеклітини у людини досягає 150-200 мкм, тоді як у страуса він може становити кілька сантиметрів.

Запліднення - Це процес злиття чоловічих і жіночих статевих клітин з утворенням зиготи.

У процесі запліднення спочатку відбувається впізнавання та фізичний контакт чоловічих та жіночих гамет, потім злиття їх цитоплазми, і лише на останньому етапі об'єднання спадкового матеріалу. Запліднення дозволяє відновити диплоїдний набір хромосом, редукований у процесі формування статевих клітин.

Найчастіше в природі зустрічається запліднення чоловічими статевими клітинами іншого організму, однак у ряді випадків можливе також і проникнення власних сперматозоїдів — самозапліднення.

У квіткових рослин запліднення передує запилення - перенесення пилку, що містить чоловічі статеві клітини - спермії - на рильці маточка. Сам спосіб запліднення, властивий квітковим рослинам, отримав назву подвійного запліднення.

У тварин, зокрема хребетних, запліднення передує зближення гамет, або запліднення.

Ембріональний розвиток, або ембріогенез, у тварин та людини ділять на ряд стадій: дроблення, гаструляція, гістогенез та органогенез, а також період диференційованого зародка.

Дроблення — це процес мітотичного поділу зиготи на дрібніші клітини — бластомери (рис. 43). Спочатку утворюються дві клітини, потім чотири, вісім і т. д. Зменшення розмірів клітин пов'язано в основному з тим, що в інтерфазі клітинного циклу з різних причин відсутній G1-період, в якому має відбуватися збільшення розмірів дочірніх клітин. В результаті дроблення спочатку утворюється морула, а потім, при подальшому розбіжності клітин - бластула - одношаровий багатоклітинний зародок, що являє собою порожнисту кульку, стінки якої утворені клітинами - бластомерами, а порожнину всередині заповнена рідиною і називається бластоцілем.

Гаструляцією називають процес утворення двох-або тришарового зародка - гаструли, який відбувається відразу після утворення бластули. Гаструляція здійснюється шляхом руху клітин та їх груп щодо один одного, наприклад, вп'ячування однієї зі стінок бластули. Крім двох або трьох шарів клітин, гаструла має первинний рот - бластопор.

Шари клітин гаструли називаються зародковими листками. Розрізняють три зародкові листки: ектодерму, мезодерму та ентодерму. Ектодерма – це зовнішній зародковий листок, мезодерма – середній, а ентодерма – внутрішній.

Незважаючи на те, що всі клітини організму, що розвивається, ведуть своє походження від єдиної клітини - зиготи - і містять такий же набір генів, тобто є її клонами, оскільки утворюються в результаті мітотичного поділу, процес гаструляції супроводжується диференціюванням клітин.

Диференціювання обумовлена ​​перемиканням груп генів у різних частинах зародка та синтезом нових білків, що визначають надалі специфічні функції клітини та накладають відбиток на її будову.

На спеціалізації клітин позначається і сусідство інших клітин, і навіть гормональний фон. Наприклад, якщо від одного зародка жаби пересадити іншому фрагмент, у якому розвивається хорда, це викличе освіту зачатка нервової системи в недозволеному місці і почне формуватися хіба що подвійний зародок. Це явище отримало назву ембріональної індукції.

Гістогенезом називають процес формування зрілих тканин, властивих дорослому організму, а органогенез - процес формування органів.

У процесі гісто- та органогенезу з ектодерми формуються епітелій шкіри та її похідні (волосся, нігті, пазурі, пір'я), епітелій ротової порожнини та емаль зубів, пряма кишка, нервова система, органи почуттів, зябра та ін. Похідними ентодерми є кишечник та пов'язані з ним залози (печінка та підшлункова), а також легені. А мезодерма дає початок усім видам сполучної тканини, у т.ч. год. кісткової та хрящової тканини скелета, м'язової тканини скелетних м'язів, кровоносної системи, багатьох ендокринних залоз і т.д. буд.

Закладання нервової трубки на спинній стороні зародка хордових тварин символізує початок ще однієї проміжної стадії розвитку – нейрули. Цей процес також супроводжується закладенням комплексу осьових органів, наприклад хорди.

Після протікання органогенезу настає період диференційованого зародка, який характеризується продовженням спеціалізації клітин організму та швидким зростанням.

У багатьох тварин у процесі ембріонального розвитку виникають зародкові оболонки та інші тимчасові органи, які не стануть у нагоді в подальшому розвитку, наприклад, плацента, пуповина та ін.

Постембріональний розвиток тварин ділять на дорепродуктивний (ювенільний), репродуктивний та пострепродуктивний періоди.

Ювенільний період триває від народження до статевого дозрівання, він характеризується інтенсивним зростанням та розвитком організму.

За характером розвитку розрізняють прямий та непрямий розвиток. При прямому розвитку організм, що з'являється на світ, вже схожий на дорослу особину, і процес розвитку полягає в основному у збільшенні лінійних розмірів особини, а також у формуванні статевих органів, як у людини. При непрямому розвитку особина несхожа на дорослу, й у розвитку відбувається істотна перебудова її організму, як в амфібій.

Зростання організму відбувається за рахунок збільшення кількості клітин внаслідок розподілу та збільшення їх розмірів. Виділяють два основні типи зростання: обмежений та необмежений. Обмежений, чи закритий, зростання відбувається у певні періоди життя, переважно до статевого дозрівання. Він уражає більшості тварин. Наприклад, людина зростає переважно до 13—15 років, хоча остаточне формування тіла відбувається до 25 років. Необмежений, або відкритий, зростання продовжується протягом усього життя особини, як у рослин та деяких риб. Також існують періодичне та неперіодичне зростання.

Ембріональний розвиток рослин

Розвиток статевих клітин. У покритонасінних рослин утворення чоловічих і жіночих статевих клітин відбувається в різних частинах квітки - тичинках та маточках відповідно.

Перед утворенням чоловічих статевих клітин – мікрогаметогенезом – відбувається мікроспорогенез, тобто формування мікроспор у пильовиках тичинок. Цей процес пов'язаний з мейотичним розподілом материнської клітини, в результаті якого виникають чотири гаплоїдні мікроспори. Мікрогаметогенез пов'язаний з мітотичним розподілом мікроспори, що дає чоловічий гаметофіт із двох клітин - великої вегетативної та дрібної генеративної. Після поділу чоловічий гаметофіт покривається щільними оболонками та утворює пилкове зерно. Згодом генеративна клітина ділиться мітотично з утворенням двох нерухомих чоловічих статевих клітин сперміїв. З вегетативної клітини після запилення формується пилкова трубка, за якою спермії проникають у зав'язь маточка для запліднення.

Розвиток жіночих статевих клітин рослин називається мегагаметогенезом. Він відбувається у зав'язі маточка, чому передує мегаспорогенез, в результаті якого з материнської клітини мегаспори, що лежить у сім'язачатці, шляхом мейотичного поділу формуються чотири мегаспори. Одна з мегаспор тричі ділиться мітотично, даючи жіночий гаметофіт — зародковий мішок із вісьма ядрами. При подальшому відокремленні цитоплазм дочірніх клітин одна з клітин, що утворилися, стає яйцеклітиною, з боків від якої лежать так звані синергіди, на протилежному кінці зародкового мішка формуються три антиподи, а в центрі в результаті злиття двох гаплоїдних ядер утворюється диплоїдна центральна клітина.

У квіткових рослин ембріональний розвиток протікає після подвійного запліднення, при якому один спермій запліднює яйцеклітину, а другий центральну клітину. З зиготи утворюється зародок, який зазнає ряду поділів. Після першого поділу з однієї клітини формується власне зародок, та якщо з другого — підвісок, через який відбувається постачання зародка поживними речовинами. Центральна клітина дає початок триплоїдному ендосперму, що містить поживні речовини для розвитку зародка.

Ембріональний та постембріональний розвиток насіннєвих рослин найчастіше розділені в часі, оскільки їм потрібні певні умови для проростання.

Постембріональний період у рослин ділиться на вегетативний, генеративний періоди та період старіння. У вегетативному періоді відбувається збільшення біомаси рослини, у генеративному вони набувають здатності до статевого розмноження (у насіннєвих — до цвітіння та плодоношення), тоді як у період старіння здатність до репродукції втрачається.

Життєві цикли та чергування поколінь

Знов утворені організми не відразу набувають здатності до відтворення собі подібних.

Життєвий цикл - Сукупність стадій розвитку, починаючи від зиготи, пройшовши які організм досягає зрілості і набуває здатності до розмноження.

У життєвому циклі відбувається чергування стадій розвитку з гаплоїдним та диплоїдним наборами хромосом, при цьому у вищих рослин та тварин переважає диплоїдний набір, а у нижчих – навпаки.

Життєві цикли можуть бути простими та складними. На відміну від простого життєвого циклу, у складному статеве розмноження чергується з партеногенетичним та безстатевим. Наприклад, рачки дафнії, що дають протягом літа безстатеві покоління, восени розмножуються статевим способом.Особливо складні життєві цикли деяких грибів. У ряду тварин чергування статевого та безстатевого поколінь відбувається регулярно, і такий життєвий цикл називається правильним. Він характерний, наприклад, для низки медуз.

Тривалість життєвого циклу визначається кількістю поколінь, що розвиваються протягом року, або кількістю років, протягом яких організм здійснює свій розвиток. Наприклад, рослини ділять на однорічні та багаторічні.

Знання життєвих циклів необхідне генетичного аналізу, оскільки у гаплоидном і диплоидном станах по-різному виявляється дію генів: у разі є великі можливості прояви всіх генів, тоді як у другому деякі гени не виявляються.

Причини порушення розвитку організмів

Зміна умов середовища може прискорити розвиток ембріона або загальмувати його і викликати виникнення різних порушень внаслідок неповного формування його власних захисних систем.

Чинники, які викликають відхилення у розвитку зародка людини, називаються тератогенними, чи тератогенами. Залежно від природи цих чинників їх поділяють на фізичні, хімічні та біологічні.

До фізичних факторів відноситься, перш за все, іонізуюча радіація, що провокує численні мутації плода, які можуть бути несумісними із життям.

Хімічними тератогенами є важкі метали, бензапірен, що викидається автомобілями та промисловими підприємствами, феноли, низка лікарських препаратів, алкоголь, наркотики та нікотин.

До біологічних тератогенів відносять гормональні порушення у материнському організмі, інфекції під час вагітності (краснуха, паротит, цитомегалія).

Особливо шкідливий вплив на розвиток ембріона людини вживання його батьками алкоголю, наркотиків, куріння тютюну, оскільки алкоголь і нікотин пригнічують дихання клітин.

Бібліотека освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та їхніх батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми лише конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет, які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Якщо ви володієте авторським правом на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його або отримати посилання на місце комерційного розміщення матеріалів, зверніться для погодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми витратили багато зусиль, щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2014-2024 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.

Види вегетативного розмноження

Вегетативне розмноження - безстатевий спосіб розмноження, при якому нова особина розвивається з будь-якої частини материнської рослини. У його основі лежить здатність рослин до регенерації - самовідновлення. Такий метод розмноження може бути природним, тобто проходити без участі людини та штучним, який виробляється людиною.

Загальні відомості

Вегетативне розмноження - один із способів безстатевого розмноження, характерний для багатоклітинних організмів. Він здійснюється рахунок частини дорослої рослини, завдяки чому новий організм повністю успадковує всі його характеристики.

Відбувається вегетативне розмноження за рахунок вегетативних органів, до яких належать:

У деяких випадках вегетативне розмноження здійснюється за рахунок ділянки талому - тіла нижчих рослин (водоростей, грибів, лишайників), у якого немає розчленування на стебло, корінь та листя.

Приклади основних методів вегетативного розмноження можна відобразити у таблиці.

Вегетативний орган розмноження

Спаржа, бамбук, конвалія, ірис

Цибуля, часник, гіацинт, тюльпан

Надземні частини пагонів

Шипшина, малина, кульбаба

Маргаритка, примула, флокс

Рослини, що з'являються в результаті вегетативного розмноження, розвиваються швидше, ніж рослини, що виростають із насіння. Отже, вони можуть швидше розселятися, переходити до цвітіння та плодоношення.

Природне вегетативне розмноження

Природне вегетативне розмноження зустрічається за умов дикої природи, без будь-якого зовнішнього впливу. Завдяки цьому способу відбувається швидке збільшення кількості рослин конкретного виду, їх розселення великі території. У разі вегетативне розмноження — ефективний спосіб боротьби за існування.

У природі існує кілька способів вегетативного розмноження:

• Поділ материнської рослини на дві і більше частини внаслідок перегнивання слані. Так розмножуються мохоподібні рослини.
• Руйнування ділянок, що полегають і наземно-повзучих пагонів. Такий спосіб характерний для плаунів, голонасінних, квіткових рослин.
• Розмноження за допомогою спеціальних вегетативних структур (кореневища, цибулини, бульби, бульбоцибулини).

Існують рослини, які за умов дикої природи розмножуються листям. Це сенполія (узамбарська фіалка), бегонія, каланхое, товстянка. Для цих рослин характерне товсте, м'ясисте листя з великим запасом поживних речовин.З листових бруньок розвиваються пагони нової рослини, з яких формуються повноцінні придаткові корені.

Штучне вегетативне розмноження

Штучне вегетативне розмноження широко використовується людиною під час вирощування декоративних кімнатних рослин, плодово-ягідних культур.

Найбільш популярні методи штучного вегетативного розмноження:

• живцювання;
• розподіл куща;
• розмноження відведеннями;
• розмноження вусами та кореневими нащадками;
• щеплення.

Штучне вегетативне розмноження дає можливість швидко отримати велику кількість посадкового матеріалу.

Що ми дізналися?

У доповіді з біології для 6 класу можна коротко розповісти про те, які види вегетативного розмноження рослин бувають. кількість рослин з ознаками материнської рослини.