Размножение - путь в будущее - ОРГАНИЗМЕННЫЕ РЕГУЛЯЦИИ

Постановка проблемы урока

Недостаточно приспособленные виды вымирают. Все существующие виды живут благодаря своей приспособленности. Размножение и забота о потомстве - чрезвычайно затратные процессы. Участие в размножении снижает вероятность выживания организма и, казалось бы, противоречит его приспособленности. Тогда в ходе прогрессивной эволюции участие в размножении должно было бы сократиться до минимума, а забота о потомстве со временем исчезла бы совсем.

• В чём состоит противоречие? Сформулируйте главный вопрос урока. (Сравните с авторским вариантом на с. 349.)

Необходимые базовые знания

• По каким признакам живое отличается от неживого? (§ 4)

• Какие формы размножения вы знаете?

Решение проблемы

Что такое размножение

Размножение — присущее всем организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Поскольку существует смертность, размножение всегда должно сопровождаться увеличением числа особей относительно числа родителей. Не случайно соответствующий раздел биологии называется “размножение”, а не “воспроизведение”.

• Рассмотрите примеры разных типов размножения. Чем они различаются?

Бесполое размножение: потомки - копии материнского организма

15.1. Вегетативное размножение: А - с помощью усов; Б - корневых отпрысков.

15.2. Вегетативное размножение: А - у вольвокса; Б - у гидры.

15.3. Размножение путём деления клетки у амёбы.

15.4. Размножение с помощью спор у папоротника.

Половое размножение: комбинирование наследственного материала родителей - причина высокого разнообразия потомков

15.5. Опыление цветковых растений животными.

15.6. Потомство кошки.

• В чём преимущества переноса пыльцы насекомыми, а не ветром?

• В чём смысл отличия потомков от каждого из родителей?

• С какими затратами вещества и энергии связано половое размножение? Даёт ли половое размножение преимущество по сравнению с бесполым?

Чередование поколений

В жизненном цикле многих видов организмов происходит чередование полового поколения и бесполого с получением преимуществ того и другого типа размножения попеременно.

У некоторых беспозвоночных, например, у тлей, вместо бесполого размножения происходит партеногенез — особый вид полового размножения, при котором образование половых клеток не доходит до конца. Из диплоидных яйцеклеток без оплодотворения появляется новое поколение бескрылых самок. Быстрое размножение позволяет насекомым распространиться по всему растению. При перенаселении гормональное состояние самок изменяется. Они рождают крылатых разнополых особей, способных заселить новые растения и нормальным половым размножением обеспечить наследственную изменчивость потомков (рис. 15.7).

15.7. Жизненный цикл тли: чередование поколений бескрылых самок и крылатых разнополых особей.

Половое размножение не всегда связано с раздельнополостью

У высших животных различают два пола: мужской и женский. Раздельнополые растения принято называть двудомными. Однако не всегда половое размножение связано с раздельнополостью родителей. У многих растений мужские и женские половые клетки образуются на одном растении (их называют однодомными). Аналогичное явление наблюдается у гермафродитных животных, например, у дождевого червя (рис. 15.8). Наконец, у многих одноклеточных при половом размножении происходит полное слияние одинаковых особей-гамет (рис. 15.9). А при конъюгации инфузорий наблюдается обмен их частями, а именно - ядрами (рис. 15.10).

15.8. Размножение дождевых червей: у каждой особи образуются половые клетки двух типов, которыми они обмениваются в процессе оплодотворения.

15.9. Жизненный цикл фораминифер.

15.10. Жизненный цикл инфузорий включает конъюгацию.

Тем не менее половые клетки (гаметы) обычно не похожи друг на друга. Крупные яйцеклетки несут значительный запас питательных веществ для развития будущего зародыша, а многочисленные сперматозоиды мелки и подвижны, что позволяет им легче преодолевать препятствия на пути к своей цели.

Преимущества и недостатки двух способов размножения

Особенности	Бесполое размножение	Половое размножение
Родители	Одна особь	Пара особей, клеток или ядер
Решаемые задачи	Увеличение числа особей	Комбинирование наследственного материала родителей и увеличение числа особей
Разнообразие потомков	Похожи на материнскую особь и друг на друга, как близнецы	Потомки отличаются от родителей и друг от друга
Опасность наследственных нарушений	Со временем накапливается, снижая жизнеспособность	Компенсируется здоровой наследственностью хотя бы одного из родителей
Затраты времени и энергии, связанные с размножением	Минимальные,- сэкономленные траты могут использоваться для повторения размножения	Существенные затраты на поиск пары (исключая случаи самооплодотворения)
Условия среды, дающие преимущества	Постоянные и благоприятные	Переменчивые и неблагоприятные

Поработайте в паре. Проанализируйте таблицу и сделайте выводы.

В чём главные различия бесполого и полового размножения?

В чём преимущества и недостатки каждого из них?

Почти все известные виды чаще или реже, но используют ту или иную форму полового процесса. Как вы думаете почему?

Гаметогенез и оплодотворение

• Что такое мейоз? (§ 9)

Половому размножению предшествует гаметогенез — процесс образования половых клеток. Он состоит из серии митотических делений, завершающихся двукратным делением клетки — мейозом. В результате гаметы получают гаплоидный набор хромосом. В процессе оплодотворения диплоидность ядра будет восстановлена (рис. 15.11).

15.11. Гаметогенез многоклеточного организма с диплоидным набором хромосом.

Оплодотворённая яйцеклетка становится зиготой — первой клеткой нового организма с диплоидным набором хромосом (рис. 15.12). Ненормальное число хромосом нарушает ход её развития. Поэтому регуляторные механизмы оплодотворения обеспечивают слияние яйцеклетки с единственным сперматозоидом. Если же в яйцеклетку удалось проникнуть лишним сперматозоидам, их ядра уничтожаются.

15.12. Зигота.

Жизненная задача организма

Любой организм обязан родителям не только появлением на свет, но и своей приспособленностью к существованию. Вместе с другими признаками он неизбежно унаследовал от них и стремление к размножению. ЕСЛИ же в силу какого-то редкого стечения обстоятельств это стремление утрачено, организм не оставит следа в будущих поколениях. Кто не размножается, тот не продолжает себя в потомках.

Более плодовитые или заботливые родители оставляют больше потомков, передавая им свою плодовитость и заботливость. Слабое стремление к продолжению рода неизбежно вытесняется более сильным. Поэтому стремление оставить как можно больше полноценных потомков, способных продолжить род, поддерживается как главная задача организма.

В биологическом мире (в отличие от человеческого общества) размножение — единственный способ сделать свой вклад в будущее поколение. Этим вкладом измеряется успешность (приспособленность) каждой отдельной особи. Вот почему не так редки случаи гибели животных сразу после размножения: их жизнь биологически полностью оправдана. Но организм должен дожить хотя бы до размножения. Только благодаря этому оправданны и все приспособления, направленные на сохранение его жизни. Ценность каждого из них определяется тем, насколько оно повышает вероятность дожить до размножения.

Обобщение новых знаний

Размножением решаются две задачи: продолжается род организмов, подобных родительским; увеличивается их число. Бесполое размножение лучше обеспечивает сохранение признаков приспособленности к существующим условиям среды. Половое размножение облегчает приспособление к возможным переменам.

Бесполое и половое размножение. Гаметогенез. Зигота

Применение знаний

1. Что такое размножение и каков его биологический смысл?

2. Чем отличается бесполое размножение от полового?

3. Почему при гаметогенезе диплоидного организма обязательно происходит мейоз?

4. В чём смысл приспособления зиготы к оплодотворению единственным сперматозоидом?

5. Какой тип деления клеток служит основой бесполого размножения, а какой полового?

6. Самооплодотворение - это половое размножение или бесполое? Почему?