19. Половое размножение животных

Определения и обозначения

Половое размножение — образование нового организма при участии мужских и женских половых клеток. В отличие от бесполого размножения, здесь обычно соединяется наследственный материал двух родителей. Это помогает потомству сочетать признаки родителей и делает организмы более разнообразными.

Гаметы — половые клетки, участвующие в размножении. Мужские гаметы называются сперматозоидами, а женские — яйцеклетками. Знание этих названий помогает понять, какие клетки встречаются при оплодотворении.

Оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток. При этом их содержимое объединяется, и начинается развитие нового организма. Поэтому оплодотворение нельзя путать с образованием самих гамет.

Зигота — клетка, образующаяся при слиянии гамет. Она содержит наследственную информацию от обоих родителей и начинает делиться. Из зиготы постепенно развивается зародыш, а затем новый организм.

Как это устроено

Мужские и женские половые клетки образуются в специальных органах животных. Яйцеклетка обычно крупнее сперматозоида, потому что в ней накапливаются питательные вещества для первых этапов развития. Сперматозоид меньше и чаще всего подвижен: его задача — найти яйцеклетку и слиться с ней.

При встрече гамет их оболочки и содержимое объединяются, поэтому возникает одна клетка — зигота. Она получает наследственные признаки от обоих родителей, а не только от одного из них. Затем зигота многократно делится, и из группы новых клеток формируется зародыш.

При внешнем оплодотворении гаметы встречаются вне тела самки. Для этого они должны попасть в одну влажную среду, чаще всего в воду, иначе клетки быстро высохнут и погибнут. Самка обычно вымётывает икру, а самец выделяет на неё сперматозоиды.

При внутреннем оплодотворении сперматозоиды попадают внутрь тела самки, где и сливаются с яйцеклетками. Внутри организма клетки лучше защищены от высыхания и случайной потери, поэтому встреча гамет становится более вероятной. Такой способ особенно полезен животным, которые живут на суше.

При внешнем оплодотворении часть гамет уносит вода, часть не встречается или становится пищей других животных. Поэтому рыбы и многие водные животные образуют огромное количество икринок и сперматозоидов. Чем больше клеток участвует в размножении, тем выше шанс, что хотя бы некоторые из них встретятся и дадут начало потомству.

Условия жизни влияют не только на способ оплодотворения, но и на заботу о потомстве. Если зародыши развиваются в опасной среде, родители могут охранять икру, строить убежища или заботиться о детёнышах. У разных видов даже при одном типе оплодотворения уровень такой заботы бывает различным.

Сравнение внешнего и внутреннего оплодотворения

Сначала найдите в таблице признак, который нужно сравнить, а затем прочитайте сведения в двух соседних столбцах. Так можно увидеть не отдельный факт, а связь между условиями жизни, количеством гамет и вероятностью появления потомства. При этом забота о потомстве не определяется только местом оплодотворения.

Разбор задач

Задача 1

У рыбы самка выметала икру, а самец выделил на неё молоки. Определите, где происходит оплодотворение. Нужно установить место встречи яйцеклеток и сперматозоидов, а не место последующего развития зародыша.

1. Икра содержит яйцеклетки и находится вне тела самки.
2. Молоки содержат сперматозоиды, которые самец выделил на икру.
3. Значит, гаметы встречаются во внешней среде, в воде.

Ответ: у рыбы происходит внешнее оплодотворение.

Задача 2

Сравните яйцеклетку и сперматозоид по размеру, подвижности и запасу питательных веществ. Сравнение нужно проводить не по одному признаку, а объяснить, как особенности клеток связаны с их ролями. Яйцеклетка обеспечивает начало развития, а сперматозоид доставляет наследственный материал.

1. По размеру яйцеклетка обычно крупнее, а сперматозоид значительно меньше.
2. По подвижности сперматозоид обычно активен и перемещается к яйцеклетке, тогда как яйцеклетка чаще неподвижна.
3. В яйцеклетке есть запас питательных веществ, а в сперматозоиде такого запаса почти нет.

Ответ: яйцеклетка крупная, обычно неподвижная и питательная; сперматозоид маленький, обычно подвижный и почти не содержит питательного запаса.

Задача 3

Один вид животных выделяет множество половых клеток в воду, а у другого оплодотворение происходит внутри тела самки. Объясните различия в количестве гамет и вероятности оплодотворения. Нужно связать способ оплодотворения с тем, насколько хорошо гаметы защищены и как часто они встречаются.

1. В воде гаметы могут разнестись течением, погибнуть или стать пищей, поэтому их образуется много.
2. При внутреннем оплодотворении сперматозоиды находятся внутри тела самки и ближе к яйцеклетке.
3. Следовательно, для внутреннего оплодотворения обычно требуется меньше гамет, а вероятность их встречи и сохранения потомства выше.

Ответ: большое число гамет компенсирует потери во внешней среде, а внутреннее оплодотворение делает встречу гамет более надёжной.

Типичные ошибки

Ошибка: считать яйцеклетку и сперматозоид одинаковыми по строению и роли. Так думают, потому что обе клетки участвуют в оплодотворении, но их задачи различаются. Проверьте себя: яйцеклетка крупнее и содержит питательные вещества, а сперматозоид обычно подвижен.

Ошибка: называть оплодотворением образование половых клеток. Эти процессы легко перепутать, потому что оба связаны с размножением. Проверьте определение: оплодотворение — именно слияние готовых гамет.

Ошибка: путать внешнее оплодотворение с развитием зародыша вне тела матери. Термин описывает место слияния гамет, а не все последующие этапы развития. Проверьте себя вопросом: где встретились яйцеклетка и сперматозоид?

Ошибка: считать, что при внешнем оплодотворении потомство обязательно развивается без заботы родителей. Это неверно, потому что разные виды по-разному охраняют икру и детёнышей. Проверяйте отдельно способ оплодотворения и наличие родительской заботы.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что размножение обеспечивает появление новых организмов. Также важно помнить: клетка является основной единицей строения живого, а гаметы — особые клетки, участвующие в размножении.

Эти знания пригодятся при изучении развития животных, потому что зигота становится началом зародыша. Они связаны и с наследственностью: потомок получает признаки от обоих родителей. Способ размножения также показывает, как животные приспосабливаются к условиям среды.

Что запомнить

• Половое размножение происходит при участии мужских и женских половых клеток.
• Мужские гаметы — сперматозоиды, женские — яйцеклетки.
• При оплодотворении гаметы сливаются и образуют зиготу.
• Внешнее оплодотворение происходит вне тела самки, обычно в воде.
• Внутреннее оплодотворение происходит внутри тела самки.
• При внешнем оплодотворении часто образуется много половых клеток.