Размножение организмов

Размножение – это основное биологическое свойство, присущее всем организмам. Размножение сопровождается увеличением количества себе подобных особей, обеспечивает продолжение существования вида, непрерывность и преемственность передачи наследственной информации от родителей к потомству. Поэтому размножение называют также процессом самовоспроизведения организмов и видов.

Достигнув определенных размеров и став половозрелым, организм путем размножения воспроизводит свое потомство. С появлением новых молодых организмов популяция и вид сохраняются и расселяются в окружающем пространстве.

В природе существует чрезвычайно большое количество различных способов размножения. Однако все они являются лишь вариациями двух основных форм размножения организмов – бесполого и полового.

Бесполое размножение – это процесс самовоспроизведения организмов без участия половых клеток, осуществляемого лишь одним родителем. Основным свойством бесполого размножения является точное воспроизведение наследственных свойств родителя. Бесполое размножение – это древняя форма самовоспроизведения, свойственная организмам всех царств живой природы.

Различают несколько форм бесполого размножения: деление клетки надвое (бинарное деление), множественное деление клетки, или шизогония (от греч. schizo – разделяю и goneia – потомство), размножение спорами, вегетативное размножение.

Деление клетки надвое у прокариот осуществляется прямым разделением содержимого клетки на две более или менее равные части. У эукариот деление происходит с помощью митоза. При этом наследственный материал родительского организма поровну разделяется между двумя дочерними клетками.

При множественном делении из одноклеточной материнской особи путем быстрых, следующих друг за другом многократных митотических делений образуется несколько одноядерных дочерних организмов. Такой тип размножения наблюдается у простейших и некоторых водорослей. Примером множественного деления является размножение малярийного плазмодия в эритроцитах крови человека. В этом случае у плазмодиев происходит повторяющееся несколько раз деление ядра: сначала – без разделения цитоплазмы, а затем – с ее делением. Таким образом, один плазмодий дает начало 12–24 дочерним организмам.

Размножение спорами широко представлено у водорослей, высших споровых растений и грибов. Споры – это мелкие специализированные клетки, образующиеся в особых органах организмов (спорангиях) и служащие для размножения и расселения.

Вегетативное размножение обычно наблюдается у многоклеточных организмов. Оно осуществляется путем отделения дифференцированных частей тела материнского организма и восстановления этих частей до целого дочернего организма. Примерами могут служить отделившиеся и укоренившиеся ветка ивы, ус земляники, клубень картофеля, луковица тюльпана, корень малины, части мицелия гриба. Размножение ценных сортов культурных растений путем прививки тоже является примером вегетативного размножения. Вегетативное размножение широко представлено у растений, грибов, но встречается и у некоторых беспозвоночных. У животных его называют размножением путем фрагментации и почкования. Оно характерно для губок, кишечнополостных (гидра), плоских червей (планария), иглокожих (морские звезды) и др.

Вегетативное размножение
Вегетативное размножение: 1 – почкованием (гидра); 2 – луковицей (тюльпан); 3 – черенком (смородина); 4 – листом (бегония)

Примечательно, что при всех формах бесполого размножения отделившиеся дочерние особи полностью воспроизводят свойства материнского организма. Повторение родительских качеств в дочерних организмах без изменения наследственных свойств, то есть создание многочисленного, но генетически однородного потомства – клони (от греч. clon – отпрыск, ветвь), – уникальное свойство бесполого размножения. Лишь попав в разные условия окружающей среды, новые организмы могут проявить свои признаки иначе, главным образом изменить размеры, но это отличие не передается потомству.

Половое размножение осуществляется при участии половых клеток от двух родительских организмов – женского и мужского, которые передают особенности своего наследственного материала новому организму. Слияние женской и мужской половых клеток (гамет) называют оплодотворением. При этом образуется одна клетка – зигота (от греч. zygotos – соединенный вместе). Зигота содержит наследственную информацию от обоих родителей. Каждая дочерняя особь, развивающаяся из зиготы, несет в себе свойства двух разных организмов одного и того же вида. Половое размножение имеет колоссальные генетические преимущества по сравнению с бесполым, так как приводит к перекомбинации родительских генов. Поэтому при половом размножении новый организм всегда представляет собой нечто новое, до того еще не встречавшееся в природе, хотя и очень похожее на своих родителей. Организмы с новыми наследственными свойствами, полученными от обоих родителей, нередко оказываются более приспособленными к жизни в изменяющихся условиях окружающей среды.

Половое размножение приводит к возникновению особей с новыми наследственными свойствами и к увеличению изменчивости внутри популяции и вида, что создает благоприятные возможности для естественного отбора и эволюции в целом.

Благодаря осуществлению у организмов полового процесса популяция и вид накапливают новые наследуемые признаки, обеспечивающие микроэволюцию. Постоянное обновление наследственных свойств у новых поколений определяет величайшее биологическое значение полового размножения и уникальную по значимости роль организмов, осуществляющих этот процесс. Появление полового размножения в истории развития живой природы стало крупным морфофизиологическим событием – ароморфозом, реализуемым на организменном уровне.

Пол и половые признаки организма

Возникновение полового размножения в процессе эволюции сопряжено с различием мужских и женских половых клеток и развитием у организмов особых половых признаков, обеспечивающих размножение. Пол – это совокупность взаимно контрастирующих внешних и внутренних половых признаков особей одного вида.

У многих растений трудно определить пол, так как мужские и женские половые клетки формируются у одной и той же особи (заросток папоротника, ель, сосна, огурец) и даже в одном цветке (яблоня, вишня, томат, шиповник). Лишь у немногих видов растений наблюдается раздельнополость особей (тополь, хмель, облепиха). У разных групп животных (круглые черви, двустворчатые и головоногие моллюски, членистоногие и позвоночные) в процессе эволюции возникла раздельнополость, при которой каждая особь продуцирует гаметы лишь одного типа – мужские или женские.
Половые признаки определяют различия между полами. Отличительные особенности организмов, связанные с различием в строении половых органов (например, семенников у самцов и яичников у самок), называют первичными половыми признаками. Все другие особенности организмов, отличающие опии пол от другого, называют вторичными половыми признаками. Они хорошо представлены у многих животных.

Различие организмов по вторичным половым признакам
Различие организмов по вторичным половым признакам

Вторичные половые признаки у животных развиваются под действием половых гормонов, свидетельствуя о половой зрелости особи. Они проявляются в различии размеров и пропорций тела, окраски оперения, в особенностях волосяного покрова, издаваемых особых звуковых сигналах (у птиц), наличии вынашивающей сумки, молочных желез и пр. У одних видов эти признаки постоянны, у других могут проявляться только в период брачного сезона.

Размножение большинства видов приурочено к определенному сезону года, поэтому рост и развитие потомства происходит в наиболее благоприятных условиях. Например, у птиц и млекопитающих этот период совпадает с обилием кормов и оптимальной температурой в окружающей среде, у рыб – с благоприятными условиями для развития икры и мальков (оптимальные температуры, достаточное содержание кислорода в воде, обилие кормов). Для многих видов сигналом к размножению служит увеличение длины светового дня (фотопериод) или, наоборот, ее сокращение; для обитателей пустынь и саванн – осадки; для животных лесов – созревание плодов основных кормовых растений. Так, в умеренном климате созревающие зимой семена ели и сосны служат сигналом к зимнему (февраль) гнездованию и размножению клестов.

Таким образом, организмы, как никакая другая форма живой материи, способны ощущать внешний мир, состояние своего тела и реагировать на эти ощущения, направленно изменяя свои действия в ответ на раздражение, идущее от внешних и внутренних факторов. Организмы могут общаться с особями своего вида и обучаться у них, привлекать, выбирать и защищать полового партнера, строить жилища, создавать условия для выведения детенышей, проявлять родительскую заботу о потомстве. Все это является уникальным свойством, присущим только организмам как особым структурным единицам живой материи.