Размножение и развитие организмов

Определения и обозначения

Размножение — способность организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря ему на смену погибающим особям появляются новые, и вид может существовать непрерывно. Отдельный организм способен жить, даже если не оставляет потомства.

Бесполое размножение — образование нового организма от одной родительской особи без участия гамет, то есть половых клеток. Потомок развивается из клетки или части тела родителя. Такой способ позволяет быстро получить много особей с похожими наследственными признаками.

Половое размножение — образование потомства при участии мужской и женской гамет, обычно объединяющихся при оплодотворении. Их слияние создаёт зиготу — первую клетку нового организма. Сочетание наследственного материала родителей помогает появляться новым вариантам признаков.

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от его возникновения до смерти. Эмбриональный период охватывает развитие зародыша, а постэмбриональный начинается после рождения или выхода организма из яйца. Это понятие помогает описать весь путь отдельной особи, а не только её появление.

Как это устроено

Особь не живёт бесконечно: она стареет и умирает, поэтому без новых поколений вид постепенно исчез бы. Размножение передаёт наследственную информацию от родителей потомкам и поддерживает существование вида. При этом оно не является обязательным условием жизни отдельного организма: особь может расти и развиваться, не оставляя потомства.

При бесполом размножении новая особь возникает из одной клетки или части родительского организма. Это происходит, например, при делении амёбы надвое, почковании или образовании усов у клубники. Потомок получает наследственный материал от одного родителя, поэтому обычно похож на него; различия могут возникать из-за изменений наследственного материала или условий среды.

При половом размножении организм образует гаметы. После их слияния при оплодотворении возникает зигота, из которой развивается новый организм. Обычно наследственный материал поступает от двух родителей, поэтому в потомстве объединяются разные варианты признаков и возникают новые сочетания.

Митоз нужен для увеличения числа клеток при росте: новые клетки получают такой же набор хромосом, как исходная. Он также лежит в основе многих форм бесполого размножения. Мейоз образует гаметы с уменьшенным вдвое числом хромосом; при слиянии гамет число восстанавливается, поэтому оно не удваивается в каждом поколении.

При прямом развитии молодая особь в основном похожа на взрослую и постепенно растёт, не проходя личиночную стадию. При непрямом развитии сначала появляется личинка, которая может отличаться от взрослого организма образом жизни и строением. Её превращение во взрослую особь называют метаморфозом; так сменяются последовательные стадии онтогенеза.

Сравнение способов размножения и типов развития организмов

В таблице первые два столбца сопоставляют способы размножения, а последний описывает признаки развития организма. Сравнивайте значения в одной строке: так легче увидеть, например, как участие гамет связано с наследственным сходством. Не смешивайте способ появления потомка с этапами его дальнейшего развития.

Разбор задач

Задача 1. Определите способ размножения в трёх случаях: амёба делится надвое, клубника образует усы, а у цветкового растения после опыления и оплодотворения формируются семена. Чтобы не ориентироваться только на внешний результат, выясним, возникает ли потомок от одной особи или с участием гамет. Для полового способа важен именно факт слияния гамет.

1. При делении амёбы одна особь образует две новые, гаметы не сливаются. Значит, это бесполое размножение.
2. Усы клубники — части материнского растения, из которых развиваются новые растения. Это вегетативное, то есть бесполое, размножение.
3. При образовании семян после оплодотворения участвуют гаметы и возникает зигота. Следовательно, это половое размножение; опыление само по себе ещё не является слиянием гамет.

Ответ: деление амёбы и усы клубники — бесполое размножение, образование семян после оплодотворения — половое. Решение основано на участии гамет, а не на том, что в конце появились новые организмы.

Задача 2. Расположите этапы полового размножения: образование гамет, оплодотворение, образование зиготы, развитие зародыша, рождение или выход молодого организма. В последовательности нужно учитывать, что каждый этап создаёт условия для следующего. Например, зародыш не может развиваться до появления зиготы.

1. Сначала образуются мужские и женские гаметы, несущие наследственный материал родителей.
2. При оплодотворении гаметы сливаются; результатом этого слияния становится зигота.
3. Из зиготы делением клеток развивается зародыш, затем он появляется на свет или выходит из яйца.

Ответ: образование гамет → оплодотворение → образование зиготы → развитие зародыша → рождение или выход молодого организма. Оплодотворение и образование зиготы связаны, но первое обозначает процесс, а второе — возникшую клетку.

Задача 3. Объясните, почему при половом размножении появляются новые сочетания признаков, а при бесполом быстро сохраняются признаки родителя. Здесь важно проследить, откуда потомок получает наследственный материал и меняется ли его сочетание. Не следует считать, что все потомки в любых условиях будут абсолютно одинаковыми.

1. При бесполом размножении потомок получает наследственный материал от одной особи, обычно без слияния гамет. Поэтому многие признаки родителя быстро сохраняются у потомков.
2. При половом размножении мейоз образует гаметы, а оплодотворение объединяет наследственный материал двух родителей. Возникают новые сочетания признаков, хотя отдельные признаки могут быть похожи на родительские.
3. Сравните источник наследственной информации: один родитель и отсутствие слияния гамет указывают на бесполый способ, объединение гамет — на половой.

Ответ: бесполое размножение обычно сохраняет сходство с родителем, а мейоз и оплодотворение при половом размножении создают новые комбинации наследственных признаков.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что бесполое размножение бывает только при делении клетки. Так думают, потому что деление — наглядный пример, но к бесполым способам также относятся почкование, спорообразование и вегетативное размножение. Проверь себя: если потомок возникает без слияния гамет, способ может быть бесполым и без деления всей клетки надвое.

Ошибка: называть опыление оплодотворением. Эти слова путают, потому что у цветковых растений процессы связаны: пыльца участвует в доставке мужских половых клеток. Проверь себя: перенос пыльцы — опыление, а слияние гамет с образованием зиготы — оплодотворение.

Ошибка: считать, что при половом размножении потомок наследует признаки только матери. Часто это заблуждение возникает из-за того, что развитие зародыша происходит в организме матери. Проверь себя: при обычном половом размножении наследственный материал объединяется из мужской и женской гамет, то есть поступает от обоих родителей.

Ошибка: путать прямое развитие с бесполым размножением. Первое описывает, есть ли в онтогенезе личинка, а второе — как образуется новый организм. Проверь себя двумя отдельными вопросами: участвовали ли гаметы и проходит ли молодая особь личиночную стадию?

Связь с другими темами

Для понимания размножения полезно знать строение клетки, хромосомы, клеточный цикл, митоз, мейоз и строение половых клеток. С генетикой тема связана через передачу наследственной информации и возникновение новых сочетаний признаков у потомков. Знание размножения и онтогенеза пригодится при изучении индивидуального развития человека, эволюции, селекции и жизненных циклов растений и животных.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает непрерывность существования вида.
• При бесполом размножении участвует одна родительская особь и не происходит слияния гамет.
• Половое размножение связано с образованием гамет и оплодотворением.
• Митоз сохраняет число хромосом, а мейоз уменьшает его вдвое.
• Зигота образуется при слиянии мужской и женской гамет.
• Онтогенез включает эмбриональный и постэмбриональный периоды.
• Развитие бывает прямым или непрямым, с личиночной стадией и метаморфозом.