§ 20. Размножение организмов. Бесполое и половое размножение

Определения и обозначения

Размножение организмов — воспроизведение организмами новых особей, обеспечивающее продолжение существования вида. Благодаря ему поколения сменяют друг друга, и вид может сохраняться даже после гибели отдельных организмов. При этом способность размножаться зависит от стадии жизни и условий: организм не обязательно производит потомство на протяжении всей жизни.

Бесполое размножение — образование новых особей без слияния гамет, обычно с участием одной родительской особи. Гаметы — специализированные половые клетки, участвующие в половом размножении. Это определение помогает отличить бесполый способ от полового: новая особь возникает из клетки или части родителя, а не из зиготы.

Половое размножение — образование потомства, связанное со слиянием мужской и женской гамет. Оно приводит к сочетанию наследственного материала, поэтому потомство может отличаться по признакам от родителей. Этот способ особенно важен для появления разнообразия внутри вида.

Оплодотворение — слияние гамет с образованием зиготы, из которой развивается новый организм. Зигота — первая клетка нового организма после слияния гамет. Понятие позволяет обозначить ключевой момент полового размножения и проследить начало развития потомка.

Как это устроено

Размножение поддерживает существование вида, потому что отдельные организмы живут ограниченное время. Появление потомства компенсирует гибель особей и обеспечивает смену поколений. Однако организм может размножаться лишь на определённом этапе жизненного цикла: сначала ему нужно вырасти и достичь зрелости. Поэтому способность вида к размножению не означает, что каждая особь размножается постоянно.

При бесполом размножении новая особь развивается из клетки или части родительского организма. Для этого не нужно образование и слияние гамет, поэтому процесс часто протекает быстрее, чем половое размножение. Деление характерно, например, для амёбы; при почковании вырастает новый организм, связанный сначала с родительским. Споры служат клетками, из которых при подходящих условиях развивается организм, а при вегетативном размножении его началом становится часть растения.

При половом размножении гаметы образуются в результате мейоза — деления клетки, при котором число хромосом уменьшается вдвое. Поэтому в каждой гамете содержится одинарный набор хромосом. Когда мужская и женская гаметы сливаются, их наборы объединяются и в зиготе восстанавливается двойной набор. Такой порядок сохраняет характерное для вида число хромосом при смене поколений.

Генетический материал при бесполом размножении обычно почти совпадает с материалом родителя, поскольку потомок развивается из его клетки или части. При половом размножении наследственный материал гамет комбинируется, и возникает новое сочетание признаков. Поэтому потомство часто разнообразнее, хотя каждый отдельный потомок не обязан отличаться от родителей по каждому признаку. Изменения могут возникать и при бесполом размножении, например вследствие мутаций.

У способов размножения разные преимущества, потому что они требуют разных затрат и дают разный результат. Бесполое размножение часто помогает быстро увеличить численность, не требуя поиска партнёра и слияния гамет. Половое размножение связано с образованием гамет и оплодотворением, но создаёт больше наследственных комбинаций. Разнообразие может повысить вероятность того, что часть потомства окажется приспособленной к изменившимся условиям.

Сравнение бесполого и полового размножения

Пользуйтесь таблицей, чтобы сравнивать способы по одному признаку за раз: например, сначала проверить участие гамет, а затем оценить сходство потомства с родителем. Формулировки «обычно» и «часто» важны: свойства описывают типичные особенности, а не исключения. При разборе конкретного примера сначала выясните, происходит ли слияние гамет.

Разбор задач

У амёбы одна клетка разделилась на две дочерние клетки. Определите способ размножения и объясните, участвуют ли в нём гаметы. В условии описано увеличение числа организмов из одной исходной клетки. Нужно установить, образовались ли специальные половые клетки и слились ли они.

1. Сопоставим описанный процесс с основными способами размножения: одна клетка разделилась на две. Такое образование новых клеток называется делением. Оно относится к бесполому размножению.
2. Проверим участие гамет: в условии нет образования мужской и женской гамет и их слияния. Значит, зигота не образуется, а размножение происходит без гамет. Для решения достаточно отличить простое деление клетки от оплодотворения.

Ответ: амёба размножилась бесполым способом — делением; гаметы не участвуют.

Землянику размножили усами. Назовите способ размножения и объясните, почему новые растения обычно сходны с материнским. Ус — это побег, от которого могут развиться новые растения. В задаче важно выяснить, возникают ли они из части растения или после слияния гамет.

1. Новые растения появляются из побега материнского организма. Такое размножение частями растения называется вегетативным. Оно относится к бесполому размножению, потому что слияния гамет не происходит.
2. При развитии новых растений наследственный материал передаётся от одного растения. Поэтому потомки обычно сходны с материнским по наследственным признакам. Слово «обычно» оставляет место для изменений, например мутаций.

Ответ: земляника размножается вегетативно, то есть бесполым способом; новые растения обычно сходны с материнским, поскольку развиваются из его части и получают его наследственный материал.

У двух растений образовались гаметы, которые слились; из зиготы развилось потомство, отличающееся по признакам от родителей. Объясните способ размножения и причину различий. Условие прямо называет гаметы и зиготу, поэтому нужно связать эти события в правильной последовательности. Затем следует объяснить, откуда возникло новое сочетание признаков.

1. Гаметы слились, значит, произошло оплодотворение. Оно привело к образованию зиготы, из которой развивается новый организм. Такой способ размножения является половым.
2. При слиянии гамет объединяется наследственный материал. Потомок получает его комбинацию, отличную от комбинации у каждого родителя, и поэтому может отличаться по признакам. Это объяснение связано с сочетанием наследственной информации, а не только с тем, что потомок развивался из зиготы.

Ответ: это половое размножение; потомство отличается, потому что при оплодотворении комбинируется наследственный материал гамет.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что при любом размножении обязательно участвуют две особи. Так думают, потому что половой процесс часто связывают с двумя родителями. Но при бесполом размножении обычно достаточно одной особи, а у некоторых организмов при половом размножении гаметы обоих типов также образует одна особь. Проверьте себя вопросом: происходит ли слияние гамет?

Ошибка — называть вегетативное размножение половым. Её допускают, потому что при нём появляются новые растения, а «размножение» ошибочно связывают только с половым процессом. В действительности потомок развивается из части растения без слияния гамет. Проверьте, что стало началом новой особи: часть организма или зигота.

Ошибка — путать образование гамет с оплодотворением. Путаница возникает потому, что оба события относятся к половому размножению, но происходят на разных этапах. Сначала гаметы образуются, затем они могут слиться; именно их слияние называется оплодотворением. Чтобы проверить порядок, восстановите цепочку: образование гамет — оплодотворение — зигота.

Ошибка — утверждать, что потомки при бесполом размножении всегда абсолютно идентичны родителю. Обычно они генетически очень сходны, поэтому слово «всегда» кажется убедительным, но оно не учитывает мутации и другие изменения. Проверьте точность формулировки: безопаснее сказать «обычно сходны», а не «полностью одинаковы». Сходство не исключает появления отдельных различий.

Связь с другими темами

Для понимания размножения нужны знания о строении клетки, хромосомах и наследственной информации: они помогают проследить, откуда потомок получает признаки. Митоз объясняет деление клеток при росте и многих формах бесполого размножения, а мейоз — образование гамет с одинарным набором хромосом. Эти знания пригодятся при изучении жизненных циклов организмов и наследственности. Связь размножения с изменчивостью важна также для понимания селекции — получения организмов с нужными человеку признаками.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.
• Бесполое размножение происходит без слияния гамет.
• Деление, почкование, спорообразование и вегетативное размножение относятся к бесполому.
• Половое размножение связано с образованием и слиянием гамет.
• Оплодотворение приводит к образованию зиготы.
• Половое размножение способствует генетическому разнообразию потомства.