§ 34. Размножение и развитие организмов. Повторение

Определения и обозначения

Размножение — способность организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря ему жизнь продолжается, даже когда отдельные организмы умирают, а вид сохраняется в ряду поколений. Новые особи могут возникать разными способами, но результатом становится появление потомства.

Бесполое размножение — образование новых организмов без слияния гамет, то есть половых клеток. Обычно в нём участвует одна родительская особь или её часть, поэтому потомки генетически сходны с родителем. Такой способ помогает быстро увеличить численность при подходящих условиях.

Половое размножение — образование потомства при участии половых клеток. При оплодотворении гаметы сливаются, и потомок получает наследственный материал обоих родителей. Сочетание этого материала создаёт различия между потомками и может помогать виду приспосабливаться к меняющимся условиям.

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от его возникновения до конца жизни. В нём выделяют эмбриональный период, когда развивается зародыш, и постэмбриональный, который начинается после рождения или выхода из яйца. Знание этих этапов позволяет описывать не только появление организма, но и его дальнейший рост и изменения.

Как это устроено

При бесполом размножении новый организм возникает из одной родительской особи либо из её части. К этому типу относятся деление, почкование, спорообразование и вегетативное размножение у растений. Во всех случаях новый организм получает наследственный материал от одного источника, поэтому слияние гамет не требуется. Способ возникновения различается, но общий признак один: оплодотворения нет.

При половом размножении сначала образуются гаметы в ходе гаметогенеза — процесса формирования половых клеток. Затем при оплодотворении две гаметы сливаются, образуя зиготу, из которой развивается новый организм. Наследственный материал зиготы происходит от обоих родителей, а его сочетание даёт потомству собственную комбинацию признаков. Поэтому потомки одного поколения могут быть похожи, но не обязательно одинаковы.

Важную роль в половом размножении играет мейоз — деление, при котором число хромосом уменьшается вдвое. Поэтому гаметы имеют гаплоидный набор n, тогда как клетки тела обычно имеют диплоидный набор 2n. При оплодотворении наборы двух гамет объединяются: n + n = 2n. Так сохраняется характерное для вида число хромосом и оно не удваивается в каждом поколении.

Онтогенез начинается с возникновения нового организма, обычно с образования зиготы, и продолжается до конца жизни. Эмбриональный период — развитие зародыша до рождения или выхода из яйца, а постэмбриональный начинается после этого рубежа. Далее организм может расти, созревать, размножаться и стареть. Конкретный ход развития зависит от вида: например, животные могут рождаться живыми или вылупляться, а растения проходят собственные стадии роста.

Способ размножения и развитие связаны с условиями жизни организмов. Бесполое размножение не требует поиска партнёра и обычно позволяет быстро увеличить численность, если среда благоприятна. Половое размножение требует образования гамет и их встречи, зато сочетание наследственного материала создаёт изменчивость потомства. Разнообразие признаков может оказаться полезным, если условия среды меняются.

Сравнение способов размножения и этапов развития

Сначала определите, участвуют ли гаметы и происходит ли оплодотворение: это главный критерий различия способов. Затем сравните, откуда потомство получает наследственный материал и насколько оно может отличаться от родителей. Этапы в последней строке показывают не одно и то же: слева перечислены способы бесполого размножения, справа — ключевые события полового.

Разбор задач

Задача 1. У гидры на теле образовалась почка, которая выросла и отделилась. Определите способ размножения и объясните, почему это не половое размножение. Нужно не просто узнать знакомый пример, а проверить, образуются ли гаметы и сливаются ли они.

1. Почка развивается на теле родительской гидры, то есть новый организм возникает из части одной особи.
2. Такой способ называется почкованием. При нём нет слияния половых клеток и образования зиготы.
3. Следовательно, размножение бесполое, а отделившаяся почка становится самостоятельным организмом.

Ответ: бесполое размножение почкованием; это не половое размножение, потому что слияния гамет нет.

Задача 2. В клетках тела животного 2n = 24 хромосомы. Сколько хромосом будет в его гаметах и в зиготе после оплодотворения? Обозначение 2n указывает на диплоидный набор, а n — на число хромосом в половинном наборе. Сначала найдём набор одной гаметы, затем объединим наборы двух гамет.

1. При мейозе число хромосом вдвое меньше, чем в клетках тела: 24 ÷ 2 = 12.
2. Значит, одна гамета содержит n = 12 хромосом. При оплодотворении наборы двух гамет складываются: 12 + 12 = 24.
3. В зиготе восстанавливается диплоидный набор 2n = 24, характерный для клеток тела этого животного.

Ответ: в гамете 12 хромосом, в зиготе после оплодотворения — 24.

Задача 3. Расположите события: образование гамет, оплодотворение, развитие зародыша, рождение, рост и созревание организма. Определите границы эмбрионального периода. Образование гамет относится к размножению родителей, а развитие зародыша начинается после образования зиготы. Границу между периодами развития ищем по рождению или выходу из яйца.

1. Сначала образуются гаметы, затем они сливаются при оплодотворении.
2. После оплодотворения формируется зигота и развивается зародыш.
3. Затем происходит рождение или выход из яйца, после чего идут рост и созревание организма.

Ответ: образование гамет → оплодотворение → развитие зародыша → рождение → рост и созревание. Эмбриональный период — развитие зародыша до рождения или выхода из яйца; затем начинается постэмбриональный период.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что бесполое размножение всегда означает деление клетки надвое. Деление — лишь один из вариантов; также встречаются почкование, спорообразование и вегетативное размножение. Такое заблуждение возникает, если запомнить только один пример. Проверьте себя: если новый организм появился без слияния гамет, размножение бесполое, даже если клетка не делилась надвое.

Ошибка: называть оплодотворением образование гамет. Гаметы формируются в ходе гаметогенеза, а оплодотворение — это их слияние с образованием зиготы. Термины легко спутать, потому что оба относятся к половому размножению. Для проверки спросите, появились ли две гаметы и объединились ли они: только второе событие является оплодотворением.

Ошибка: путать мейоз и оплодотворение, приписывая им одинаковое изменение числа хромосом. Мейоз уменьшает набор вдвое, а оплодотворение объединяет наборы гамет и восстанавливает диплоидное число. Путаница возникает из-за того, что оба процесса связаны с хромосомами. Проверьте последовательность: сначала n образуется при мейозе, затем n + n даёт 2n при оплодотворении.

Ошибка: считать, что эмбриональное развитие продолжается после рождения или вылупления. Эмбриональный период — это развитие зародыша до рождения или выхода из яйца; после этого начинается постэмбриональный. Границу могут упускать, если воспринимать развитие только как рост. Чтобы проверить ответ, найдите событие рождения или выхода из яйца и отнесите последующие этапы к постэмбриональному периоду.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении клетки, гаплоидном и диплоидном наборах хромосом, а также о митозе и мейозе. Размножение связано с наследственностью: оно объясняет, как признаки переходят к потомству и почему потомки могут различаться. Эти представления пригодятся при изучении генетики, эволюции и индивидуального развития организмов. Они помогают связать клеточные процессы с изменениями целого организма и вида.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.
• При бесполом размножении слияния гамет нет.
• Половое размножение связано с образованием гамет и оплодотворением.
• При мейозе число хромосом в гаметах уменьшается вдвое.
• Оплодотворение приводит к образованию зиготы и восстановлению диплоидного набора.
• Онтогенез включает эмбриональный и постэмбриональный периоды.