§ 34. Половое размножение

Определения и обозначения

Половое размножение — способ размножения, при котором новый организм развивается после слияния двух половых клеток. Половые клетки называют гаметами; обычно одна гамета мужская, а другая женская. Это определение помогает отличить половой способ от бесполого, при котором слияния гамет нет. По тому, как возникает начало нового организма, можно определить тип размножения.

Оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток. После него образуется первая клетка нового организма, которая затем делится и развивается. Термин нужен, чтобы назвать конкретный этап размножения, а не весь дальнейший рост. У животных мужскую гамету обычно называют сперматозоидом, женскую — яйцеклеткой.

Наследственные признаки — особенности организма, которые передаются от родителей потомству. При половом размножении потомок получает признаки от обоих родителей, поэтому может быть похож на каждого из них, но не обязан полностью совпадать с кем-либо. Это понятие объясняет, почему дети похожи на родителей и одновременно отличаются друг от друга. Такие различия делают потомство одного вида неодинаковым.

Как это устроено

Сначала у организма должны появиться половые клетки. Они отличаются от обычных клеток тела тем, что предназначены для размножения. У животных сперматозоиды обычно образуются в организме самца, а яйцеклетки — в организме самки. Такое разделение помогает обеспечить встречу клеток разного типа: для начала развития нужны обе.

Затем мужская и женская гаметы должны встретиться и слиться. У многих животных оплодотворение происходит внутри организма самки, но у некоторых видов — во внешней среде, например в воде. Вода важна для таких животных, потому что половые клетки могут перемещаться в ней и встретиться. Если клетки не соединятся, новая клетка, с которой начинается развитие, не образуется.

После оплодотворения появляется одна клетка, в которой объединены наследственные особенности обеих гамет. Она начинает делиться: из одной клетки возникают две, затем их становится больше. Из этих клеток постепенно формируются части организма. Значит, оплодотворение запускает развитие, но само развитие продолжается уже после слияния клеток.

У цветковых растений половые клетки тоже должны встретиться, хотя происходит это не так, как у животных. Пыльца переносится на женскую часть цветка, например с помощью насекомых или ветра. Затем мужские половые клетки из пыльцы достигают семязачатка, где находится женская половая клетка. Перенос пыльцы сам по себе ещё не является оплодотворением: для него необходимо слияние клеток.

После оплодотворения у цветковых растений из семязачатка развивается семя. Внутри семени находится зародыш — молодой организм на раннем этапе развития. Семя помогает ему пережить время до прорастания и начала самостоятельного роста. Поэтому в жизненном цикле растения оплодотворение связано с появлением семени, а из семени при подходящих условиях может вырасти новое растение.

Потомство при половом размножении наследует признаки обоих родителей, но сочетание этих признаков может быть разным. Поэтому даже родные братья и сёстры не всегда выглядят одинаково и могут различаться особенностями. Разнообразие полезно для группы организмов: условия вокруг меняются, и разные особенности могут помогать выживать в разных ситуациях. При этом все потомки остаются организмами своего вида.

Половое размножение у животных и растений

Сравнивая примеры, сначала выясните, какие клетки участвуют и где происходит их встреча. Затем проследите, что развивается после оплодотворения. Таблица показывает общую схему, но у разных видов детали могут отличаться.

Разбор задач

Задача. У цветкового растения пыльца попала на женскую часть цветка. Ученик сказал: «Значит, оплодотворение уже произошло». Верно ли это? Объясните, какие события должны произойти дальше и что появится после оплодотворения. Чтобы ответить, важно не смешивать перенос пыльцы, слияние половых клеток и дальнейшее развитие.

1. Определим, что произошло. Пыльца оказалась на женской части цветка, то есть состоялся её перенос. Это необходимый этап, потому что содержащиеся в пыльце мужские половые клетки должны добраться до женской половой клетки. Но сам факт попадания пыльцы ещё не доказывает, что клетки встретились.

2. Проверим, было ли оплодотворение. Оплодотворением называют именно слияние мужской и женской половых клеток. Чтобы оно произошло, мужская клетка из пыльцы должна достичь семязачатка и соединиться с женской клеткой. В условии сказано только о попадании пыльцы, поэтому сведений о слиянии нет.

3. Назовём результат, если слияние состоялось. После оплодотворения в семязачатке начинается развитие зародыша, а сам семязачаток превращается в семя. Зародыш — это молодой организм, который сможет продолжить развитие при подходящих условиях. Значит, семя появляется не просто от присутствия пыльцы, а после следующих этапов.

4. Сформулируем вывод. Ученик поспешил: перенос пыльцы ещё не равен оплодотворению. Нужно, чтобы мужская и женская половые клетки слились. Только после этого начинается развитие, ведущее к образованию семени с зародышем.

Ответ: утверждение неверно. Попадание пыльцы на женскую часть цветка — это перенос пыльцы, а оплодотворение происходит при слиянии половых клеток. После него из семязачатка развивается семя с зародышем.

Типичные ошибки

• Путать перенос пыльцы с оплодотворением. Эти события часто считают одним и тем же, потому что у растений они происходят последовательно. Но пыльца должна сначала попасть на женскую часть цветка, а затем мужская клетка должна слиться с женской. Проверьте себя: можете ли вы указать, в какой момент именно соединяются гаметы?

• Думать, что потомок — точная копия родителей. Так считают, потому что дети часто похожи на взрослых особей. Однако при половом размножении сочетаются признаки двух родителей, и сочетание может быть разным. Для проверки вспомните, могут ли родные дети отличаться друг от друга: если да, значит, копиями они не являются.

• Считать, что оплодотворение и развитие — одно событие. Ошибка возникает потому, что одно следует за другим. Оплодотворение — это слияние гамет, а развитие — последующее деление клеток и формирование организма. Проверьте себя, разделив ответ на два шага: сначала клетки сливаются, затем из образовавшейся клетки развивается организм.

Связь с другими темами

Половое размножение связано с темой наследственности: потомки получают признаки родителей. Оно также помогает понять разнообразие организмов, потому что дети одной пары могут различаться. При изучении цветка важно знать его части и роль пыльцы и семязачатка. А сравнение с бесполым размножением помогает увидеть главное отличие: при половом способе сливаются гаметы, при бесполом такого слияния нет.

Что запомнить

• Половое размножение начинается со слияния мужской и женской половых клеток.
• Половые клетки называют гаметами; у животных это обычно сперматозоид и яйцеклетка.
• Слияние гамет называется оплодотворением.
• После оплодотворения образовавшаяся клетка делится и развивается в новый организм.
• У цветковых растений мужские половые клетки находятся в пыльце, а женская — в семязачатке.
• Пыльца на цветке ещё не означает, что оплодотворение уже произошло.
• Потомок наследует признаки родителей, но не является точной копией каждого из них.