13. Способы размножения организмов

Определения и обозначения

Размножение — воспроизведение организмами новых особей, обеспечивающее продолжение существования вида. Иными словами, организм оставляет потомство, а вид не исчезает вместе с отдельными особями. Размножение также передаёт наследственную информацию следующим поколениям. Это понятие помогает объяснить, как сохраняются и изменяются живые организмы.

Бесполое размножение — образование новых организмов без слияния гамет; обычно в нём участвует одна родительская особь. Гаметы — это половые клетки, поэтому при бесполом способе их слияния не происходит. Новая особь развивается из клетки или части организма родителя. Такой способ позволяет организму размножаться без поиска партнёра.

Половое размножение — образование потомства при слиянии гамет с объединением наследственного материала. После слияния возникает зигота — первая клетка нового организма. Наследственная информация в ней сочетает материал гамет. Это понятие нужно, чтобы понять причину разнообразия потомства и отличить половое размножение от бесполого.

Вегетативное размножение — бесполое размножение растений с помощью частей вегетативных органов. К таким органам относятся, например, корень, стебель и лист. Из их части при подходящих условиях может развиться самостоятельное растение. Так называют размножение черенками, клубнями или луковицами.

Как это устроено

Два основных способа размножения различают по одному ключевому признаку: сливаются ли гаметы. Если их слияния нет, размножение относят к бесполому; если оно происходит — к половому. Этот критерий надёжнее, чем число участвующих организмов или внешний вид потомства. Например, одна особь может участвовать в половом процессе, если образуются и сливаются гаметы.

При бесполом размножении новая особь развивается из одной родительской. Её наследственная информация происходит от родителя, поэтому потомки обычно очень на него похожи. Это сходство объясняется отсутствием объединения наследственного материала разных гамет. Однако оно не означает абсолютной одинаковости: наследственные изменения могут возникать и при бесполом размножении.

Бесполое размножение имеет несколько форм, потому что новые организмы могут возникать разными путями. При делении одна клетка разделяется на дочерние, как у многих одноклеточных организмов; при почковании на родителе вырастает новый организм, как у дрожжей. Споры могут дать начало новому организму без слияния гамет, а при фрагментации организм развивается из части тела. У растений отдельный вариант — вегетативное размножение частями корня, стебля или листа.

Половое размножение начинается с образования гамет. Затем гаметы сливаются, их наследственный материал объединяется, и образуется зигота. Она делится и развивается в новый организм. Такая последовательность объясняет, почему при половом способе появляется новое сочетание наследственных признаков, а потомки часто различаются.

У способов размножения разные преимущества, потому что они по-разному влияют на скорость увеличения численности и разнообразие потомства. Бесполое размножение часто происходит быстро и может обходиться без поиска партнёра, поэтому численность возрастает за короткое время. Но похожие потомки могут оказаться уязвимыми к одинаковому изменению условий. Половое размножение обычно создаёт больше наследственных сочетаний, что повышает вероятность появления особей, способных выжить при новых условиях.

Сравнение бесполого и полового размножения

Сначала найдите в условии главный признак: было ли слияние гамет. Затем сравните, откуда происходит наследственный материал потомства и насколько оно может различаться. Слова «обычно» и «часто» важны: в биологии есть исключения, поэтому не следует превращать общую закономерность в абсолютное правило.

Разбор задач

Задача 1

У одноклеточного организма одна клетка разделилась на две дочерние. Нужно определить способ размножения и выяснить, участвовали ли гаметы. Ориентируемся не на число появившихся клеток, а на то, как возникли новые особи. В условии описано разделение одной клетки.

1. Определяем процесс: исходная клетка разделилась на две дочерние. Это форма размножения делением.
2. Проверяем признак полового процесса: в условии нет образования и слияния гамет. Значит, оснований считать размножение половым нет.
3. Относим процесс к бесполому размножению. Новые клетки возникли от одной исходной клетки без слияния половых клеток.

Ответ: это бесполое размножение делением; гаметы в нём не участвовали и не сливались.

Задача 2

Садовод размножил растение черенком и хочет определить группу способа. Черенок является частью растения, а не результатом слияния половых клеток. Нужно также оценить сходство нового растения с исходным. Для этого выясним, откуда оно получило наследственную информацию.

1. Черенок — часть вегетативного органа, например стебля. Размножение такой частью называют вегетативным.
2. Вегетативное размножение относится к бесполому, потому что новая особь развивается без слияния гамет. Обычно достаточно одной исходной особи.
3. Наследственная информация потомка происходит от исходного растения. Поэтому потомок, как правило, будет на него очень похож, хотя абсолютное совпадение не гарантировано.

Ответ: это бесполое вегетативное размножение; потомок обычно наследственно сходен с исходным растением.

Задача 3

У дрожжей новая особь образуется почкованием, а у цветкового растения после опыления формируется семя. Нужно классифицировать оба случая и сравнить разнообразие потомства. Опыление само по себе — перенос пыльцы, поэтому для вывода учитываем дальнейшее образование гамет и их слияние при половом процессе.

1. Почка у дрожжей развивается на родительском организме. Слияния гамет в описании нет, следовательно, это бесполое размножение почкованием.
2. У цветкового растения после опыления происходит половой процесс: сливаются мужская и женская гаметы, а затем развивается семя. Значит, этот случай относится к половому размножению.
3. При половом размножении объединяется наследственный материал гамет. Поэтому в случае с растением ожидается больше наследственного разнообразия, чем у потомков дрожжей при почковании.

Ответ: у дрожжей — бесполое размножение почкованием, у цветкового растения — половое. Большее наследственное разнообразие обычно ожидается у потомства растения.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любое размножение половым. Её допускают, потому что слово «половое» связывают с появлением потомства, хотя потомство возникает и бесполым путём. Проверьте, происходило ли слияние гамет: если его не было, размножение не половое.

Ошибка — автоматически называть спорообразование половым размножением. Споры кажутся похожими на половые клетки, но само их наличие не доказывает слияние гамет. Уточните, как образовались споры: если без слияния гамет, речь идёт о бесполом размножении.

Ошибка — отделять вегетативное размножение от бесполого. Путаница возникает потому, что у растений для него есть особое название и разные органы-«участники». Проверьте определение: если новое растение развивается из части вегетативного органа без слияния гамет, это форма бесполого размножения.

Ошибка — утверждать, что потомки при бесполом размножении всегда абсолютно идентичны родителю. Обычно сходство велико, и это может создать впечатление полного совпадения, но наследственные изменения возможны. Для проверки замените слово «всегда» на «обычно» и помните, что сходство не исключает изменений.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в размножении, нужно знать строение клетки, деление клетки, наследственную информацию и значение гамет. Эти понятия объясняют, как возникает новая особь и откуда она получает наследственные признаки. Гаметы и зигота понадобятся при изучении оплодотворения и индивидуального развития организма. Сравнение способов размножения помогает понять наследственную изменчивость и естественный отбор, а также размножение растений и животных.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.
• При бесполом размножении слияния гамет нет.
• Деление, почкование, спорообразование, фрагментация и вегетативное размножение — формы бесполого размножения.
• Половое размножение связано со слиянием гамет и образованием зиготы.
• Бесполое размножение часто позволяет быстро увеличить численность.
• Половое размножение обычно создаёт больше наследственного разнообразия потомства.