Половое размножение животных

Определения и обозначения

Половое размножение — способ размножения, при котором новый организм возникает с участием половых клеток родителей. Оно связано с их образованием, потому что именно эти клетки несут наследственную информацию. При слиянии клеток признаки родителей сочетаются, поэтому потомство похоже на обоих, но не является их точной копией.

Гамета — половая клетка, участвующая в оплодотворении. Женская гамета животных называется яйцеклеткой, а мужская — сперматозоидом. Они различаются строением и ролью: яйцеклетка обычно крупнее, а сперматозоид способен активно двигаться. Обе клетки необходимы, чтобы начать развитие нового организма.

Оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток. Это не образование самих гамет: они появляются до встречи друг с другом. При оплодотворении наследственная информация обеих клеток объединяется, и возникает начальная клетка будущего организма.

Зигота — клетка, образующаяся после оплодотворения. Она содержит наследственную информацию от обоих родителей и начинает делиться. Из зиготы развивается зародыш, а затем формируется новый организм.

Как это устроено

Половые клетки образуются в организме животных, но у самцов и самок они выполняют разные роли. Самец производит сперматозоиды — небольшие подвижные клетки, которым нужно добраться до яйцеклетки. Самка производит яйцеклетки, в которых содержится запас веществ для начальных этапов развития. Благодаря различию этих клеток одна может двигаться к другой, а другая — поддерживать начало развития.

При встрече мужской и женской гамет происходит оплодотворение: их оболочки и содержимое объединяются. Так появляется зигота, а не ещё одна гамета. Затем зигота делится на клетки, и из этих клеток постепенно формируется зародыш. Такой ход развития возможен потому, что в зиготе соединена наследственная информация обоих родителей.

Оплодотворение бывает внешним и внутренним — название зависит от места слияния гамет. При внешнем оплодотворении яйцеклетки и сперматозоиды встречаются вне тела самки, обычно в воде. Вода нужна, чтобы половые клетки не высохли и могли встретиться. При внутреннем оплодотворении гаметы сливаются внутри организма самки, поэтому встреча клеток не зависит от открытой водной среды.

При внешнем оплодотворении животные обычно производят много яйцеклеток и сперматозоидов. Это повышает вероятность, что часть гамет встретится и произойдёт оплодотворение. Кроме того, икринки и появившиеся из них зародыши могут быть доступны хищникам и условиям среды, поэтому выживают не все. Большое число клеток помогает сохранить шанс на появление потомства даже при таких потерях.

После образования зиготы её клетки делятся, и из них постепенно развивается зародыш. Он растёт и приобретает особенности строения своего вида, а затем появляется молодое животное — например, вылупляется из яйца или рождается. Наследственные признаки обоих родителей оказываются в зиготе, поэтому у потомка есть сходство с каждым из них. Сочетание этих признаков не означает, что потомство будет полностью одинаковым с родителями.

Сравнение внешнего и внутреннего оплодотворения у животных

Чтобы сравнить способы, сначала смотрите на место слияния гамет: это главный признак внешнего или внутреннего оплодотворения. Затем сравните среду, количество клеток и шансы потомства на развитие. В таблице указаны общие закономерности: у разных видов животных особенности могут различаться.

Разбор задач

Лягушка и оплодотворение в воде

Условие. У лягушки икринки и сперматозоиды оказываются в воде. Нужно определить тип оплодотворения и объяснить, почему оно происходит именно так.

1. Определяем место встречи гамет: икринки и сперматозоиды находятся вне тела самки.
2. Сопоставляем это с определением: слияние гамет вне организма самки называется внешним оплодотворением.
3. Объясняем роль воды: она служит средой, в которой клетки могут встретиться, и не даёт им быстро высохнуть.

Ответ. У лягушки внешнее оплодотворение. Оно происходит в воде, потому что икринки и сперматозоиды встречаются вне организма самки.

Птица и развитие яйца

Условие. У птицы оплодотворение происходит внутри организма самки, после чего формируется яйцо. Нужно назвать тип оплодотворения и проследить путь от гамет до зародыша.

1. Сначала отмечаем место встречи клеток: оно находится внутри организма самки, значит, оплодотворение внутреннее.
2. Мужская и женская гаметы сливаются, и образуется зигота — первая клетка будущего организма.
3. Зигота начинает делиться; зародыш развивается в яйце, которое формируется после оплодотворения.

Ответ. У птицы внутреннее оплодотворение. Путь такой: гаметы сливаются, возникает зигота, затем из неё развивается зародыш.

Сравнение рыб и млекопитающих

Условие. Рыбы и млекопитающие размножаются половым путём, но оплодотворение у них происходит по-разному. Нужно сравнить способы и объяснить, почему при внешнем оплодотворении часто образуется больше половых клеток.

1. У многих рыб гаметы сливаются вне организма самки, обычно в воде, поэтому оплодотворение внешнее.
2. У млекопитающих слияние гамет происходит внутри организма самки, то есть оплодотворение внутреннее.
3. При внешнем способе не все гаметы встречаются, а потомство часто остаётся менее защищённым. Поэтому большое количество клеток увеличивает вероятность оплодотворения и появления выживших детёнышей.

Ответ. У многих рыб оплодотворение внешнее, а у млекопитающих — внутреннее. Рыбы часто производят больше половых клеток, потому что многие из них не участвуют в оплодотворении или не дают потомства.

Типичные ошибки

Ошибка: считать оплодотворение образованием половых клеток. Эту путаницу вызывают похожие слова и то, что оба процесса связаны с размножением. На самом деле гаметы образуются заранее, а оплодотворение — их слияние. Проверьте себя вопросом: речь идёт о появлении отдельных клеток или об их встрече?

Ошибка: путать гамету и зиготу. Можно запомнить только, что обе являются клетками, и не учитывать, когда они возникают. Гамета участвует в оплодотворении, а зигота появляется после него. Чтобы проверить ответ, расположите понятия по порядку: сначала гаметы, затем оплодотворение, потом зигота.

Ошибка: утверждать, что у всех животных оплодотворение одинаковое. Такое мнение возникает, если запомнить один пример и перенести его на всех животных. Но гаметы могут сливаться вне организма самки или внутри него. Проверяйте утверждение по месту встречи гамет: именно оно определяет тип оплодотворения.

Ошибка: думать, что внешнее оплодотворение означает развитие зародыша вне организма. Слово «внешнее» относится к месту слияния гамет, а не обязательно к месту всего дальнейшего развития. Эти процессы легко смешать, если не разделять оплодотворение и развитие зародыша. Проверка простая: уточните, где встретились клетки, и отдельно — где развивается зародыш.

Связь с другими темами

Для изучения полового размножения нужно знать, что организм состоит из клеток и что потомство получает признаки от родителей. Это помогает понять, почему слияние гамет приводит к появлению зиготы с наследственной информацией обоих родителей. Тема связана с дальнейшим изучением развития животных: по зиготе можно проследить начало жизни организма. Она также пригодится при изучении наследственности и приспособления животных к среде обитания, ведь условия среды влияют на то, где встречаются гаметы и насколько успешно развивается потомство.

Что запомнить

• Половое размножение связано с участием половых клеток.
• Женская и мужская гаметы при оплодотворении сливаются.
• Первая клетка нового организма называется зиготой.
• При внешнем оплодотворении гаметы сливаются вне организма самки.
• При внутреннем оплодотворении гаметы сливаются внутри организма самки.
• У многих животных развитие нового организма начинается из зиготы.