Раздел 13. Размножение и развитие

Определения и обозначения

Размножение — способность организмов производить потомство, благодаря которой сохраняется и продолжается существование вида. Отдельная особь не живёт вечно, поэтому появление новых организмов позволяет виду не исчезнуть со временем. Размножение относится к важнейшим свойствам живых организмов.

Бесполое размножение — образование нового организма без участия половых клеток; потомок обычно наследственно сходен с родительским организмом. Для появления потомка достаточно одной родительской особи, а слияния клеток не происходит. Этот способ помогает быстро получать новые организмы, но обычно не создаёт большого разнообразия их наследственных признаков.

Половое размножение — образование потомства при участии половых клеток, несущих наследственную информацию. Половые клетки передают эту информацию новому организму, а при их объединении она сочетается. Благодаря этому потомки могут отличаться друг от друга и от родителей.

Оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток с образованием зиготы. Это событие связывает участие половых клеток с началом развития нового организма. Слово «зигота» обозначает уже результат их слияния, а не одну из половых клеток.

Как это устроено

Размножение необходимо потому, что жизнь отдельного организма ограничена, а существование вида может продолжаться лишь при появлении новых особей. Потомство сменяет погибающие или стареющие организмы и тем самым поддерживает популяцию вида. Без размножения жизнь вида завершилась бы вместе с последними особями. Поэтому размножение обеспечивает продолжение жизни во времени, хотя не делает бессмертным каждый организм.

При бесполом размножении новый организм развивается из одной родительской особи или её части. Половые клетки не сливаются, поэтому наследственная информация потомка обычно сходна с информацией родителя. Например, у гидры на теле может возникнуть вырост: он растёт, а затем отделяется и становится самостоятельным организмом. Сходство возникает потому, что потомок формируется без объединения наследственной информации двух половых клеток.

При половом размножении участвуют половые клетки, которые несут наследственную информацию. Мужская и женская половые клетки могут происходить от разных особей, но число организмов само по себе не определяет тип размножения: важно, что клетки сливаются. Их объединение создаёт новые сочетания наследственных признаков, поэтому потомки могут различаться. Это отличие от бесполого размножения помогает объяснить, почему потомство при половом способе бывает более разнообразным.

Сначала мужская и женская половые клетки соединяются; этот процесс называется оплодотворением. После их слияния возникает зигота — первая клетка нового организма. Затем зигота начинает делиться, и из неё постепенно формируется организм. Так оплодотворение служит переходом от половых клеток к началу развития будущего потомка.

Индивидуальное развитие организма — это изменения одной особи от её возникновения до завершения жизненного цикла. В зародышевый период организм развивается до рождения или выхода из яйца; в послезародышевый период продолжаются рост, изменения и дальнейшая жизнь. Эти периоды описывают последовательные этапы существования конкретного организма. Развитие не следует смешивать с размножением: оно происходит с особью, тогда как размножение приводит к появлению новых особей.

Сравнение бесполого и полового размножения

Сначала сравните участие половых клеток: это самый надёжный признак, по которому различают способы размножения. Затем проследите, откуда возникает новый организм и насколько потомки могут различаться. В строке о количестве организмов не ищите абсолютного правила: для полового размножения решающим является слияние половых клеток.

Разбор задач

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

1. В условии говорится, что новый организм возник из выроста на теле одной гидры. Значит, начало ему дала одна родительская особь.
2. Проверьте, упоминаются ли половые клетки и их слияние. В условии таких событий нет: вырост рос и отделился.
3. Сопоставьте признаки: потомок образовался без слияния половых клеток, из части родительского организма. Это соответствует бесполому размножению.

Ответ: это бесполое размножение. Новый организм развился из выроста одной гидры без участия половых клеток.

Задача 2. При образовании нового организма участвуют две половые клетки. Назовите процесс их слияния и клетку, которая образуется в результате.

1. Найдите в условии главное событие: две половые клетки объединяются. Слияние мужской и женской половых клеток называется оплодотворением.
2. Определите результат этого процесса. После объединения половых клеток возникает зигота.
3. Не называйте зиготу половой клеткой: она появляется только после слияния двух половых клеток и начинает развитие нового организма.

Ответ: процесс называется оплодотворением, а образующаяся клетка — зиготой.

Задача 3. Сравните два случая: потомки возникли из одной родительской особи без половых клеток; потомки возникли после слияния половых клеток. Как различаются способы размножения и ожидаемое наследственное сходство потомства?

1. В первом случае половые клетки не участвуют, а потомок появляется от одной особи. Это признаки бесполого размножения.
2. Во втором случае половые клетки сливаются. Такое образование потомства относится к половому размножению, а слияние клеток называется оплодотворением.
3. При бесполом способе потомки обычно наследственно сходны с родительским организмом. При половом способе информация половых клеток сочетается, поэтому потомки могут быть разнообразнее и не полностью совпадать по признакам.

Ответ: первый случай — бесполое, второй — половое размножение. При бесполом способе сходство потомства с родителем обычно выше, а половое размножение может приводить к большему разнообразию потомков.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что при бесполом размножении всегда появляется только один потомок. Так думают, потому что часто представляют один конкретный пример, но число потомков зависит от способа размножения. Проверьте себя: определите, участвовали ли половые клетки, и отдельно выясните, сколько новых организмов возникло. Количество потомков не меняет сам признак бесполого размножения.

Ошибка — полагать, что половое размножение обязательно требует двух родительских организмов. Число особей путают с главным признаком процесса, хотя важны участие и слияние половых клеток. Чтобы проверить ответ, спросите себя, были ли такие клетки и произошло ли их слияние. Не делайте вывод только по числу организмов.

Ошибка — называть зиготу половой клеткой. Путаница возникает потому, что зигота появляется из половых клеток и связана с оплодотворением. Проверьте последовательность событий: сначала существуют мужская и женская половые клетки, затем они сливаются, и только после этого образуется зигота. Значит, зигота — результат оплодотворения.

Ошибка — смешивать размножение и развитие. Оба понятия связаны с появлением и жизнью организмов, но обозначают разные процессы. Размножение приводит к возникновению новых особей, а развитие описывает изменения отдельного организма в течение его жизни. Для проверки определите, говорится ли о появлении потомка или об изменениях одной особи.

Связь с другими темами

Для изучения размножения нужно помнить, что клетки содержат наследственную информацию, а организмы способны расти и изменяться. Эти знания помогают понять, почему потомки наследуют признаки и как из одной клетки начинается развитие организма. Рост и развитие при этом относятся к изменениям особи, а не к появлению потомства.

Тема связана с изучением половой системы человека: она образует половые клетки, участвующие в оплодотворении. Далее можно рассматривать развитие зародыша и возрастные изменения организма. Так понятия размножения и индивидуального развития применяются к организму человека.

Знания о размножении помогают объяснять наследование признаков и разнообразие организмов. При половом размножении наследственная информация сочетается, поэтому потомки могут различаться. Это связывает тему с вопросами о том, как передаются признаки и почему в природе встречаются разные варианты организмов.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.
• При бесполом размножении новый организм возникает без слияния половых клеток.
• При половом размножении участвуют половые клетки.
• Слияние половых клеток называется оплодотворением.
• Зигота образуется в результате оплодотворения.
• Индивидуальное развитие организма продолжается от его возникновения до завершения жизненного цикла.