Глава 6. Размножение и индивидуальное развитие организмов

§ 38. Типы размножения организмов. Бесполое размножение

Cущность процесса размножения. Размножение – свойство живых организмов воспроизводить себе подобных. При размножении происходит передача наследственной информации от родительских форм дочерним, что обеспечивает воспроизведение признаков не только данного вида, но и конкретных родительских особей. Следовательно, размножение поддерживает длительное существование вида, сохраняя при этом преемственность между родителями и их потомством в ряду многих поколений.

Различают два типа размножения: бесполое и половое. Бесполое размножение осуществляется без участия полового процесса и при отсутствии гамет. В случае полового размножения особи нового поколения, то есть дочерние организмы развиваются, как правило, из особой клетки – зиготы, возникающей в результате полового процесса.

Бесполое размножение. Существует несколько способов бесполого размножения: деление клетки, спорообразование, почкование, фрагментация, вегетативное и др.

Бактерии и многие протисты (амебы, эвглены, инфузории и др.) размножаются делением клетки надвое. После деления дочерние клетки растут и, достигнув величины материнского организма, снова делятся.

У многих организмов для воспроизводства потомства образуются специализированные клетки – споры, состоящие из небольшого количества цитоплазмы и ядра с минимальным запасом питательных веществ. В благоприятных условиях споры прорастают и дают начало новому организму. Спорообразование характерно для многих протистов, грибов и высших растений (мхи, хвощи, плауны, папоротники).

Споры образуются путем митоза или мейоза в обычных вегетативных клетках материнского организма или специальных органах – спорангиях. Главное достоинство спор – возможность образования большого числа потомства и быстрого расселения видов.

Почкование заключается в том, что новая особь образуется в виде небольшого выроста (почки) на теле родительской особи, а затем отделяется от нее, превращаясь в самостоятельный организм. Почкование характерно для губок, кишечнополостных и дрожжевых грибов (рис. _). Если при этом дочерние особи не отделяются от материнской, то возникают колонии (губки, коралловые полипы).

У грибов, водорослей, лишайников размножение может осуществляться фрагментами (участками) гиф, нитей и частями слоевищ соответственно. Такой способ размножения называется фрагментацией. В основе фрагментации лежит явление регенерации – способность организмов восстанавливать утраченные или поврежденные ткани и органы, а также восстанавливать целый организм из его части. Фрагментация наблюдается также у кишечнополостных, губок, плоских и некоторых кольчатых червей.

Вегетативное размножение – это образование новых особей из вегетативных органов. Вегетативное размножение, как и фрагментация, основано на способности организмов восстанавливать недостающие части. Этот способ размножения широко распространен в природе, но наибольшего разнообразия он достиг у цветковых растений. Новые особи у них могут формироваться из стебля (кактус, элодея, ряска), листа (фиалка, бегония, лилия, гиацинт), корня (малина, крыжовник, одуванчик). Вегетативное размножение может осуществляться также при помощи видоизмененных побегов: клубня (картофель, топинамбур), луковицы (лук, чеснок, тюльпан, нарцисс), клубнелуковицы (гладиолус, шафран), корневища (пырей, ландыш, крапива, иван-чай), усов (земляника, костяника, лютик ползучий) (рис. _).

У некоторых цветковых растений (осины, ивы, сливы, вишни, малины и др.) вегетативное размножение корневыми отпрысками, корневой порослью, стелющимися побегами, корневищами и др., может даже преобладать над половым. Примером растения, размножающегося только вегетативно, является элодея канадская – двудомное растение, обитающее в пресных водоемах. В Европу из Северной Америки были занесены только женские особи. Однако и здесь элодея эффективно размножается вегетативным способом и очень быстро осваивает новые водоемы.

Всем вам хорошо известно, что многие способы искусственного вегетативного размножения культурных растений широко используются в практике сельского хозяйства. Так, многие кустарники размножаются отводками (виноград, крыжовник, смородина), многолетние травы – делением куста (флоксы, пион, маргаритки), видоизмененными побегами и др. В садоводстве особенно широко распространены формы вегетативного размножения с помощью черенков и прививок (см. рис._). Прививка позволяет быстро размножить ценные растения и обеспечивает их ускоренное развитие при полном сохранении сортовых качеств. При этом прививаемое растение может получить такие ценные свойства подвоя, как морозоустойчивость, устойчивость к грибным и бактериальным болезням, неприхотливость к плодородию почвы и др.

*Одной из форм бесполого размножения является стробиляция, свойственная некоторым кишечнополостным. При этом полип интенсивно растет, а затем в верхней части делится поперечными перетяжками на дочерние особи. В этом случае полип напоминает стопку тарелок. Образовавшиеся дочерние особи – медузы – отрываются от материнской и начинают самостоятельное существование.

У многих животных наблюдается вторичное возникновение бесполого размножения на основе полового процесса. Примером такого способа размножения является полиэмбриония – развитие нескольких зародышей (близнецов) из одной зиготы. Это происходит потому, что при дроблении зиготы иногда наблюдается разобщение бластомеров, из которых впоследствии развиваются самостоятельные организмы (от 2 до 8). Таким путем образуются однояйцовые близнецы одного пола у человека и других млекопитающих (например, у южноамериканского броненосца). У растений полиэмбриония – образование нескольких зародышей в одном семени.

При любой форме бесполого размножения происходит увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия: все особи являются копией материнского организма. Эта особенность широко используется человеком для сохранения генетически чистых линий в селекции и практике садоводства и, как следствие, получения однородного, с хорошими признаками потомства у плодово-ягодных, декоративных и других групп растений. Новые признаки у таких организмов появляются только в результате мутаций.

Достоинство бесполого размножения заключается в его простоте и эффективности – нет необходимости в поиске партнера, потомство может оставить практически любая особь, удачное сочетание генов не теряется и т.д.

1. Каково биологическое значение размножения организмов? 2. Как осуществляется бесполое размножение у бактерий, протистов, грибов, растений и животных? 3. Какие способы вегетативного размножения широко используются в сельском хозяйстве и почему? Приведите примеры. 4. Каковы особенности, достоинства и недостатки бесполого размножения растений и животных? 5. Объясните, почему при длительном выращивании ценных сортов картофеля, размножающихся в наших хозяйствах только клубнями, их урожайность с каждым годом снижается?