§31. Формы размножения организмов. Бесполое размножение

Определения и обозначения

Размножение — способность организмов воспроизводить себе подобных и обеспечивать продолжение существования вида. Благодаря ему жизнь не прекращается после гибели отдельных особей. Этот процесс также увеличивает численность организмов.

Бесполое размножение — образование нового организма из одной родительской особи без участия половых клеток. Оплодотворения при этом не происходит, поэтому потомок часто похож на родителя. Понятие помогает отличать такой способ от полового размножения.

Клон — генетически сходное потомство, возникшее при бесполом размножении одного организма. Клонами могут быть клетки или целые организмы, если они произошли от одной исходной особи. Сходство не исключает различий, вызванных мутациями.

Вегетативное размножение — образование нового организма из вегетативных органов или их частей. У растений такими органами являются корень, стебель и лист, а также их видоизменения. Термин позволяет выделить размножение частями растения среди других способов бесполого размножения.

Как это устроено

Существуют бесполое и половое размножение. При бесполом участвует одна родительская особь и не происходит слияния гамет, а при половом обычно образуются гаметы и происходит их слияние. Поэтому половое размножение объединяет наследственный материал родителей, а бесполое сохраняет его набор почти без изменений.

При бесполом размножении клетки потомка обычно возникают митозом. Перед делением клетка копирует ДНК, а затем распределяет копии между дочерними клетками, поэтому каждая получает одинаковую генетическую информацию. Именно это объясняет большое сходство потомка с родительским организмом.

При делении исходная клетка увеличивается, копирует наследственный материал и разделяется на две или несколько дочерних клеток. При почковании сначала появляется небольшой вырост, который растёт за счёт клеток родителя, а затем отделяется или остаётся соединённым с ним. При фрагментации тело распадается на части, и каждая часть восстанавливает недостающие структуры и становится новым организмом.

Споры часто образуются в специальных органах или клетках и переносятся водой, воздухом или животными. Малые размеры помогают им расселяться, а плотные оболочки у некоторых спор — переживать высыхание, холод или недостаток пищи. Спора не является гаметой: она может начать развитие самостоятельно, тогда как гамета участвует в половом процессе.

В постоянной среде бесполое размножение выгодно, потому что быстро увеличивает численность и сохраняет удачные признаки. В изменяющейся среде одинаковое потомство уязвимо перед одной и той же угрозой, поскольку у него мало наследственных различий. Поэтому половое размножение, хотя часто требует больше времени и затрат, повышает разнообразие потомков.

Основные способы бесполого размножения

В таблице сначала найдите способ, затем проследите, из какой части родителя возникает новый организм. Примеры помогают связать общее определение с конкретными организмами. Особенности показывают, какую роль каждый способ играет в жизни вида.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Определите, является ли размножение амёбы делением бесполым размножением, и назовите его основные признаки. Нужно установить число родителей, наличие гамет и способ появления дочерних клеток.

1. У амёбы участвует одна исходная клетка, поэтому двух родителей нет.
2. Гаметы не образуются и не сливаются, следовательно, оплодотворение отсутствует.
3. После копирования ДНК клетка делится митозом на две дочерние клетки, каждая получает часть цитоплазмы и ядра.

Ответ. Размножение амёбы делением является бесполым. Его признаки — одна родительская особь, отсутствие гамет и оплодотворения, а также образование дочерних клеток разделением исходной клетки.

Задача 2

Условие. На материнской клетке дрожжей появляется вырост, который увеличивается и отделяется. Требуется определить способ размножения по последовательности событий.

1. Найдём исходную особь: новой клеткой служит материнская клетка.
2. Определим источник потомка: он возникает не при распаде всей клетки, а как небольшой вырост на её поверхности.
3. Вырост растёт, получает наследственный материал и затем отделяется, поэтому описание соответствует почкованию.

Ответ. Дрожжи размножаются почкованием. Дочерняя клетка развивается из почки на материнской клетке.

Задача 3

Условие. Сравните размножение клубники усами и размножение папоротника спорами. Нужно назвать способ, источник нового организма и биологическое значение каждого варианта.

1. У клубники ус — побег, на котором формируется розетка, поэтому это вегетативное размножение из части растения.
2. У папоротника новый организм начинается со споры, образованной в специальных структурах, поэтому это спорообразование.
3. Оба способа не требуют оплодотворения, но усы быстро создают рядом новые растения, а споры легче переносятся и обеспечивают расселение.

Ответ. Клубника размножается вегетативно усами, а папоротник — спорами. Источником потомка служат соответственно побег и спора; их значение состоит в быстром увеличении численности и расселении.

Типичные ошибки

Считать любое размножение с участием одной особи бесполым неверно. Иногда один организм образует гаметы, а затем происходит половой процесс, поэтому проверяйте не только число особей, но и наличие гамет и оплодотворения.

Называть споры гаметами — ошибка из-за того, что и те и другие могут быть микроскопическими клетками. Спора начинает развитие без слияния, а гамета предназначена для соединения с другой половой клеткой; это различие и нужно использовать для проверки.

Путать вегетативное размножение с фрагментацией часто заставляет внешнее сходство этих способов. Вегетативное размножение связано с органами растения, а фрагментация — с распадом тела на части и восстановлением организма из фрагментов.

Нельзя утверждать, что бесполое потомство всегда абсолютно одинаково с родителем. Митоз сохраняет наследственную информацию, но мутации могут возникнуть при копировании ДНК; значит, правильнее говорить о почти генетической идентичности.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении клетки, клеточном цикле и митозе: именно они объясняют появление сходных дочерних клеток. Тема противопоставляется половому размножению, образованию гамет, мейозу и наследственной изменчивости. Позже эти сведения помогут изучать жизненные циклы растений, грибов и животных, а также вегетативное размножение культурных растений в сельском хозяйстве.

Что запомнить

• Бесполое размножение происходит с участием одной родительской особи.
• При бесполом размножении не образуются гаметы и не происходит оплодотворение.
• Основой образования генетически сходного потомства обычно служит митоз.
• К основным способам относятся деление, почкование, фрагментация, спорообразование и вегетативное размножение.
• Бесполое размножение позволяет быстро увеличить численность организмов.
• Его недостаток — низкое генетическое разнообразие потомства.
• Споры помогают не только размножению, но и расселению или переживанию неблагоприятных условий.