3.2 Партеногенез.

У некоторых организмов встречается партеногенез или девственное размножение – единственная форма полового размножения, когда зародыш развивается из одной половой клетки – яйцеклетки – без оплодотворения. Среди животных такой тип размножения обычен прежде всего для насекомых, некоторых червей, ракообразных. Так, у пчёл матка – самка может откладывать как оплодотворённые яйца, из которых развиваются рабочие пчёлы и матки, так и не оплодотворённые, из которых развиваются самцы.

У некоторых животных, например земноводных, партеногенез можно вызвать искусственно, уколов яйцеклетку иголкой. Благодаря искусственному партеногенезу удалось вырастить взрослых лягушек и кроликов.

4. Чередование форм размножения.

Для многих животных характерно закономерное чередование разных форм размножений, которое может сочетаться с чередованием морфологически различных поколений. Различают первичное и вторичное чередование поколений. При первичном чередовании - чередуются бесполое и половое размножение. Это наблюдается у многих простейших (например, у споровиков). К вторичной форме чередования поколений относятся метагенез и гетерогония. При метагенезе чередуются половое размножение и вегетативное размножение; так, в классе гидроидных (тип кишечнополостных) полипы почкуются и образуют колонии, на которых развиваются медузы (половое поколение); последние отделяются от колоний, свободно плавают в воде, у них развиваются половые железы. Пример гетерогонии — чередование поколений у ветвистоусых ракообразных и коловраток. Большую часть лета эти животные размножаются партеногенетически, лишь к осени у них развиваются самцы и самки.

5. Размножение растений.

Как и большинство животных, растения, так же размножаются половым способом. Зелёная одноклеточная водоросль хламидомонада размножается как бесполым, так и половым способом. Осенью содержимое материнской клетки делится, образуя 8-32 клеток – гамет. Прорвав оболочку, они выходят наружу, где попарно сливаются с гаметами других особей. Образуется зигота. Она покрывается плотной оболочкой и переживает зиму, а с наступлением тепла её содержимое делится, образуя четыре хламидомонады. Они выходят наружу и начинают вести самостоятельный образ жизни. Это один из простых типов полового размножения.

У многих зелёных растений, обитающих на суше, четко выражено чередование бесполого и полового размножения. Мох кукушкин лен – двудомное растение - состоит из женских и мужских растений. На мужских экземплярах развиваются мужские половые органы, а в них – подвижные сперматозоиды. На женских экземплярах образуются женские половые органы, они похожи на колбочки с длинной шейкой, в них развиваются яйцеклетки. С водой – это может быть роса или дождевая вода – сперматозоиды попадают на женские растения, а затем и к яйцеклеткам. Здесь гаметы сливаются, происходит оплодотворение, образуется зигота. Без воды оплодотворение невозможно.

Из зиготы на следующий год на женском растении развивается коробочка, а в ней споры. Коробочки выносятся над растениями с помощью длинной ножки. Когда споры созревают, коробочка освобождается от крышечки, и споры рассеиваются ветром. На влажной земле они прорастают, образуя тонкую зелёную нить с почками, из которой развиваются побеги мха.

Чередование поколений происходит и у папоротников. На нижней поверхности листа папоротника развиваются спорангии, в которых образуются споры. В благоприятных условиях спора прорастает, и из неё формируется небольшая пластинка – заросток. Это гаметофит. Он у папоротников чаще обоеполый, на нём формируются женские и мужские половые органы, где образуются яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворение происходит в капле воды. Из зиготы развивается зародыш, после его укоренения заросток отмирает. Зародыш развивается в спорофит. У некоторых папоротников споры имеют не одинаковые размеры. Это разноспоровые папоротники. У них мелкие мужские споры – микроспоры – при прорастании дают начало гаметофиту, на котором образуются мужские органы размножения. Из крупных женских спор – мегаспор – развивается гаметофит, продуцирующий яйцеклетки. Накопление в спорах питательных веществ, особенно в мегаспорах, создаёт значительные преимущества для разноспоровых папоротников – гаметофит начинает развиваться внутри споры, используя питательные вещества, которые в ней содержатся. Вследствие быстрого развития оплодотворение происходит раньше обычного, и весь цикл развития завершается быстрее. Это помогает разноспоровым папоротникам хорошо переносить меняющиеся условия среды.

Половое размножение голосеменных, например сосны, происходит следующим образом. Сосна – обоеполое ветроопыляемое растение. На молодых стеблях образуются два вида шишек – мужские и женские.

Мужские шишки, расположенные у основания молодых побегов, имеют ось, к которой прикреплены чешуйки. На нижней стороне чешуек находятся по два пыльцевых мешка, в них образуются микроспоры (мужские) с гаплоидным набором хромосом. Из микроспор формируются мужские гаметофиты – пыльцевые зёрна, несущие половые клетки – спермии.

Маленькие красноватые женские шишки, сидящие на верхушках молодых побегов, тоже состоят из оси, на которой расположены чешуйки. Чешуи женских шишек попарно срастаются, и между ними развивается семязачаток. В последнем берёт начало гаплоидная мегаспора (женская спора). В результате её многократного деления образуется женский гаметофит – яйцеклетка и эндосперм, впоследствии питающий зародыш.

Поздней весной или в начале лета обильное количество пыльцы, доставляемой ветром, попадает на чешуи женских шишек. Пыльцевое зерно прорастает, спермий по пыльцевой трубке достигает яйцеклетки и сливается с ней – происходит оплодотворение. У сосны между опылением и оплодотворением проходит 12-14 месяцев. Соединяясь, спермий и яйцеклетка, образуют клетку с диплоидным набором хромосом – зиготу: это первая клетка спорофита.

После оплодотворения яйцеклетки из семязачатка развивается семя с запасом питательных веществ, которое одето защитными оболочками. На второй год после образования женской шишки и переноса на неё микроспор семена высыпаются и разносятся ветром.

Цветок покрытосемянных растений – это орган полового размножения, а тычинки и пестик – важнейшие его части. Для того чтобы у цветка развился плод с семенами, должны произойти опыление, а затем оплодотворение.

Образование мужского гаметофита происходит следующим образом. В развивающейся тычинке возникают пыльники, где формируются микроспоры – пыльцевые зерна. В микроспорах ядро делится, в результате чего микроспора превращается в мужской гаметофит, содержащий две одинаковые клетки – вегетативную и генеративную. После попадания пыльцевого зерна на рыльце пестика оно прорастает, и пыльцевая трубка, развивающаяся из вегетативной клетки, достигает семязачатка. В это время ядро генеративной клетки делится, в результате чего образуются два спермия.

Начало женскому гаметофиту дает одна из клеток мегаспор, образующихся в семяпочке. Материнская клетка зародышевого мешка образует восемь одинаковых клеток, из которых одна – яйцеклетка, пять других идут на образование женского гаметофита – зародышевого мешка, а две оставшиеся сливаются в центре, формируя центральную диплоидную клетку. В зрелом женском гаметофите имеется лишь одна женская гамета – яйцеклетка с одинарным набором наследственного материала.

Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, и его гаплоидное ядро сливается с гаплоидным ядром яйцеклетки. Образуется диплоидная клетка - зигота, из которой в дальнейшем развивается зародыш. Второй спермий сливается с диплоидным центральным ядром, в результате чего возникает триплоидная клетка с тремя хромосомными наборами. Из нее позднее разовьется питательная ткань – эндосперм. Такой способ оплодотворения назван двойным оплодотворением; его открыл русский ученый Сергей Григорьевич Навашин.

Сразу же после оплодотворения яйцеклетка начинает делиться. В результате многократного деления формируется тело зародыша, которое постепенно вырастает в массу эндосперма. Следовательно, в результате оплодотворения из яйцеклетки образуется зародыш, а из центральной клетки – эндосперм. Из семяпочки после двойного оплодотворения развивается семя.

После того как произошло оплодотворение яйцеклетки и началось образование зародыша, цветок вступает в новую фазу развития, которая завершается образованием плода. Плод – это орган размножения цветковых растений, который развивается из цветка и служит для защиты и распространения семян. В образовании плодов принимают участие одна или несколько частей цветка: пестик, основания тычинок, лепестков и чашелистиков, а также цветоложе.

Число семязачатков в завязях разных растений различно. Так, у злаков, сливы, вишни, абрикоса их обычно содержится по одному, а в завязи хлопчатника – несколько десятков, мака – несколько тысяч!

Опыление – перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика.

У некоторых покрытосеменных растений цветки обоеполые, т.е. имеют и пестик и тычинки, у других либо женские – пестичные, либо мужские – тычиночные цветки. В последнем случае на одном растении могут развиваться либо цветки одного пола, либо и те и другие вместе.

При самоопылении пыльца попадает с тычинки на пестик того же самого цветка. Пшеница, рис, овес, горох – самоопыляемые растения. При перекрестном опылении пыльца с тычинок цветка переносится на рыльце пестика цветка другого растения. Различают насекомоопыляемые и ветроопыляемые растения. Насекомоопыляемые растения имеют красивые и яркие цветки или мелкие цветки, собранные в соцветия. Обычно они богаты нектаром, пыльцой, обладают приятным запахом.

У ветроопыляемых растений мелкие невзрачные цветки, собранные в соцветия. Пыльца у них сухая, мелкая, легкая. Ветром опыляются тополь, ольха, дуб, рожь.

Есть растения, образующие нераскрывающиеся цветки, - это некоторые фиалки, ячмень и другие. Для них единственный способ опыления – самоопыление в пределах одного цветка. Однако большинство покрытосеменных типично перекрестное опыление – перенос пыльцы ветром, насекомыми, птицами с одного растения на другое.