§51. Процессы размножения и развития животных

Определения и обозначения

Размножение животных — образование потомства, обеспечивающее продолжение существования вида. Благодаря размножению появляются новые особи, а вид сохраняется, даже когда отдельные животные погибают. Оно бывает бесполым и половым. Различие между ними связано с тем, участвуют ли в появлении потомка половые клетки.

Бесполое размножение — образование нового организма без слияния половых клеток. Потомок может развиться из одной клетки или части родительского организма. Такой способ помогает быстро получить новых особей, когда для этого достаточно одного родителя. Потомки обычно похожи на него, потому что получают наследственные признаки от одного организма.

Половое размножение — образование потомства при слиянии мужской и женской половых клеток. Слияние объединяет наследственные признаки двух клеток, поэтому потомок может отличаться от каждого из родителей. Этот способ размножения встречается у многих животных. Он важен для появления разнообразия среди потомства.

Метаморфоз — глубокое изменение строения и образа жизни животного в ходе развития. Он происходит, когда молодая стадия заметно отличается от взрослой. Например, головастик живёт в воде и устроен иначе, чем взрослая лягушка. Понятие помогает отличить непрямое развитие от прямого.

Как это устроено

При бесполом размножении потомок возникает из части родительского организма или из одной его клетки. Слияния половых клеток не происходит, поэтому новый организм получает наследственные признаки от одного родителя. Из-за этого потомки обычно похожи на него. Например, у гидры на теле может появиться вырост: он растёт, а затем отделяется и живёт самостоятельно.

При половом размножении мужская и женская половые клетки соединяются. В результате образуется зигота — первая клетка нового организма. Она начинает делиться, и из её потомков постепенно формируются разные части тела. Поэтому оплодотворённая яйцеклетка — ещё не готовое животное, а начало его развития.

Развитие животного начинается с зиготы и проходит последовательно: организм растёт, его части изменяются и приобретают способность выполнять нужные функции. Эти изменения приводят к взрослому состоянию. У разных животных путь от начала развития до взрослой особи устроен по-разному. Главное различие — появляется ли особая личиночная стадия.

При прямом развитии молодое животное в целом похоже на взрослое. Обычно оно отличается меньшими размерами и тем, что ещё не способно размножаться. Отдельной личиночной стадии нет, поэтому молодая особь не проходит глубокого превращения. Такой тип развития встречается, например, у млекопитающих и птиц.

При непрямом развитии сначала появляется личинка, заметно не похожая на взрослую особь. Она может иначе питаться, передвигаться или жить в другой среде. Позже происходит метаморфоз: строение и образ жизни животного перестраиваются, и личинка становится взрослой особью. Различие между стадиями может уменьшать конкуренцию за пищу между молодыми и взрослыми животными.

Сравнение прямого и непрямого развития животных

Сначала выясните, есть ли в жизненном цикле личинка, заметно отличающаяся от взрослой особи. Если её нет, развитие прямое; если есть и она преобразуется, развитие непрямое. Примеры в таблице помогают проверить, правильно ли вы определили тип.

Разбор задач

Задача 1. У гидры на теле образовался вырост, который отделился и стал самостоятельным организмом. Определите способ размножения и объясните ответ.

1. Найдём, откуда возник новый организм: он развился из выроста на теле родительской гидры.
2. Проверим, были ли мужская и женская половые клетки и сливались ли они. В условии о таком слиянии не говорится.
3. Если потомок образовался из части тела без слияния половых клеток, это бесполое размножение. Так можно определить способ, даже если название примера не знакомо.

Ответ: гидра размножилась бесполым способом, потому что новый организм вырос из части тела родителя без слияния половых клеток.

Задача 2. Из яйца вылупился детёныш, похожий на взрослое животное, но меньшего размера. Какой тип развития наблюдается?

1. Сравним детёныша со взрослой особью: по условию он похож на неё, а главное указанное отличие — меньший размер.
2. Проверим, есть ли в условии личиночная стадия, сильно отличающаяся от взрослого животного. Таких сведений нет, а описание соответствует молодой особи.
3. Если молодой организм в целом похож на взрослый и отдельной личинки нет, развитие называют прямым.

Ответ: наблюдается прямое развитие. Для непрямого развития нужно было бы указание на личинку, заметно отличающуюся от взрослого животного.

Задача 3. Установите последовательность этапов развития лягушки: взрослая особь, икринка, головастик, молодая лягушка. Укажите, где происходит метаморфоз.

1. Начало развития — икринка: в ней находится яйцеклетка, из которой развивается животное.
2. Из икринки появляется головастик — личиночная стадия, отличающаяся от взрослой лягушки.
3. После головастика появляется молодая лягушка, а затем она становится взрослой особью.
4. Переход от личинки к молодой лягушке сопровождается глубокими изменениями строения и образа жизни. Именно этот переход и есть метаморфоз.

Ответ: икринка → головастик → молодая лягушка → взрослая особь. Метаморфоз происходит при превращении головастика в молодую лягушку.

Типичные ошибки

Ошибка: считать любое размножение животных половым. Так думают, потому что половое размножение распространено и часто первым приходит на ум. Но гидра, например, может образовать потомка из выроста без слияния половых клеток. Проверьте себя: если слияния не было, размножение бесполое.

Ошибка: называть личинкой любого детёныша, который меньше взрослого животного. Это смешение возникает, когда учитывают только размер, а не сходство и стадию развития. Личинка заметно отличается от взрослой особи строением или образом жизни. Чтобы проверить ответ, сравните не только размеры, но и внешний вид, питание и среду обитания.

Ошибка: считать оплодотворённую яйцеклетку готовым организмом. Путаница появляется потому, что именно с неё начинается развитие. Однако зигота — только начальная клетка, которой ещё предстоит делиться и изменяться. Проверяйте себя вопросом: перед вами уже сформировавшееся животное или клетка, из которой оно будет развиваться?

Ошибка: думать, что метаморфоз происходит при любом развитии. Иногда само изменение молодого организма принимают за превращение. Но метаморфозом называют глубокую перестройку, характерную для непрямого развития. Если молодая особь похожа на взрослую и отличается в основном размером и зрелостью, метаморфоза нет.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о клетке и половых клетках: они помогают понять, как появляется зигота и чем различаются способы размножения. Также важно уметь сравнивать организмы и замечать особенности их строения. Эти умения помогают отличать личинку от молодой особи.

Развитие и размножение связаны с жизненными циклами животных — последовательностью стадий от начала жизни до взрослого состояния и появления потомства. Различия между стадиями могут быть приспособлением к среде обитания. Например, личинка и взрослое животное иногда живут и питаются по-разному.

Эти знания пригодятся при изучении размножения человека: у человека тоже образуется зигота, из которой развивается организм. Понимание жизненных циклов помогает также объяснять, как сохраняются виды. Для этого важно, чтобы животные могли успешно размножаться и проходить все стадии развития.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает появление потомства и продолжение существования вида.
• Бесполое размножение происходит без слияния половых клеток.
• Половое размножение связано со слиянием мужской и женской половых клеток.
• Зигота — начало развития нового организма после оплодотворения.
• При прямом развитии личиночной стадии нет.
• При непрямом развитии есть личинка, которая обычно отличается от взрослого животного.
• Метаморфоз — преобразование организма в ходе развития.