Размножение растений

Партеногенез

Чем сложнее организмы, тем более вероятно, что они будут подвергаться половому, а не бесполому размножению. Однако есть некоторые сложные животные и растения, которые способны размножаться через партеногенез, когда это необходимо. Это не является предпочтительным методом размножения для большинства этих видов, но он может стать единственным способом оставить после себя потомство по разным причинам.

Партеногенез — это вид размножения, когда потомство появляется из неоплодотворенного яйца. Отсутствие доступных партнеров, непосредственная угроза жизни самки или другие подобные ситуации могут привести к тому, что партеногенез будет необходим для сохранения вида. Разумеется, это не будет идеальным вариантом, потому что потомок станет клоном матери.

Некоторые животные, которые могут размножатся с помощью партеногенеза, включают насекомых (пчелы и кузнечики), ящериц (комодский варан), и очень редко встречаются у птиц.

Искусственное клонирование

Человек способен получить живой организм бесполым методом искусственным путем. Этот процесс получил название — клонирование. В живой природе такое явление происходит крайне редко. Образец настоящего клонирования в биологии — гомозиготные, или однояйцовые близнецы. Однако они аналогичны только по сравнению между собой и сильно отличаются от родительских особей.

В современном мире способно осуществляться даже клонирование тех особей, которые способны воспроизводить потомство половым способом. Простой пример — известная овечка Долли. Ее клонирование производилось методом переноса ядра соматической клетки родительской особи в донорскую яйцеклетку. По сути, любой вид бесполого воспроизводства будет относиться к клонированию, так как в процедуре участвует соматическая клетка вместо половой, а новый организм идентичен родительской особи.

Что касается растений, в пробирках, колбах и чашках Петри человек получает клетки, аналогичные исходным экземплярам. В основе данной схемы находится тотипотентность клеток. Это свойство подразумевает способность клетки делиться и производить клеточные организмы. Такое явление имеет много преимуществ для человека. Можно взять какую-либо часть растения, будь то корень или стебель, поместить его в необходимую среду, и при благоприятных условиях из основы можно получить новый экземпляр.

Однако понятно, что если взять часть человеческого тела и поместить ее в специальную среду, новой особи не появится. Создание клона животного или человека — крайне сложная процедура. Клональное микроразмножение обладает высочайшим коэффициентом воспроизводства потомства. Благодаря вегетативному размножению способно появляться 10−100 растений за один год, клональное микроразмножение позволяет произвести от 5 тыс. до 1 млн единиц в год. в лабораторных условиях.

Споры бактерий

Некоторые бактерии образовывают споры, называемые эндоспорами, как средство борьбы с экстремальными условиями окружающей среде, которые угрожают их выживанию. Эти условия включают высокие температуры, засушливость, наличие токсичных ферментов или химических веществ и отсутствие пищи.

Спорообразующие бактерии развивают толстую клеточную стенку, которая является водонепроницаемой и защищает бактериальную ДНК от высыхания и повреждения. Эндоспоры могут выживать в течение длительных периодов времени, пока условия не изменятся и не станут пригодными для прорастания. Примеры бактерий, способных образовывать эндоспоры, включают клостридии (Clostridium) и бациллы (Bacillus).

Кто размножается спорами

Образование спор является древним способом размножения. Сейчас он сохраняется лишь у более примитивных организмов с простой организацией тела. При участии спор размножаются:

• бактерии;
• грибы;
• лишайники;
• некоторые водоросли и простейшие;
• высшие споровые растения.

У цветковых растений споры также образуются, но они «спрятаны». Спорофит у них неотделим от гаметофита и существует незначительное время, поэтому рассматривается как часть семенного размножения. Споры — это в биологии семенных растений предшественники пыльцы (микроспоры) и зародышевый мешок (мегаспора).

Для животных споры не характерны.

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение происходит с помощью вегетативных органов: корня, побега. В отличие от полового размножения, вегетативная репродукция даёт начало идентичным особям без разнообразия. Это понижает шансы на выживаемость в изменяющихся условиях среды.

В вегетативном размножении участвуют клетки паренхимы — основной ткани. Эти клетки не являются специализированными, поэтому в процессе развития могут дать начало любому органу.

Для вегетативного размножения растительные организмы выработали разнообразные способы:

1. Хвощи и папоротники размножаются корневищами — видоизменёнными побегами;
2. Голосеменные растения размножаются отводками и черенками;
3. Покрытосеменные растения также размножаются с помощью видоизменённых частей: усов (земляника), корневищ  (пырей), клубней (картофель), луковиц (лук).

Способы вегетативного размножения

Фрагментация

Некоторые виды организмов имеют множество жизнеспособных частей, которые могут жить независимо от одной особи. Эти виды способны размножаться бесполым способом размножения, известном как фрагментация. Она происходит, когда часть индивидуума отделяется, и из нее образуется совершенно новый организм. Исходный организм также восстанавливает часть тела, которая отделилась. Эта часть может оторваться естественным путем или во время травмы, либо другой ситуации, угрожающей жизни.

Наиболее известным организмом, который подвергается фрагментации, является морская звезда. Морские звезды могут отделить от тела любую из своих пяти рук, которые затем станут их потомством. Это в основном связано с их радиальной симметрией. У них центральное нервное кольцо посередине, которое разветвляется на пять лучей или рук. Каждая рука имеет все элементы, необходимые для создания совершенно новой особи путем фрагментации. Губки, некоторые плоские черви и грибы также могут размножаться с помощью фрагментации.

Что такое споры у грибов

У представителей царства Грибы споровое размножение часто является основным. Гаплоидный мицелий дает споры с одинарным набором хромосом. Они могут развиваться в защищенных закрытых спорангиях, тогда они носят название спорангиоспор. Спорангии расположены на нижней стороне плодовых тел шляпочных грибов.

Конидиеспоры, напротив, отчленяются на концах специализированных грибных гиф — конидиеносцев, которые открыты и приподнимаются над субстратом. Конидии характерны для многих разновидностей плесневых грибов.

Огромное количество грибных спор компенсирует их массовую гибель в неблагоприятных условиях. Часть их после попадания на пригодный субстрат прорастает в новый мицелий и дает начало новой колонии. Это митотические споры, основная задача которых — распространение грибов.

Другая часть спор (мейотические) прорастает в небольшие гифы, которые затем сливаются между собой и служат для обмена генетической информацией.

Чередование поколений высших споровых растений

У споровых растений, которые являются потомками древних семенных папоротников риниофитов, в жизненном цикле наблюдается чередование спорофитного и гаметофитного поколений с явным доминированием одного из них.

У мхов более развит гаметофит, а спорофит подчинен ему и развивается прямо на гаплоидной особи. Что такое споры для мха? Получается, это единственный способ расселяться и занимать новые территории.

Плауны, папоротники, хвощи относятся к диплоидной группе растений, у которых спорофит доминирует, а гаметофит имеет вид небольшого заростка. Для них споры — надежный способ завоевания новых мест обитаний, поскольку способны переноситься ветром или живыми организмами на далекие расстояния. А новый спорофит после оплодотворения прорастет на месте этого мигранта-гаметофита, где созрели неподвижные женские половые клетки.

Стадии цикла размножения

Произрастает папоротник весьма занимательным способом: его перистые листья (вайи) лезут прямо из почвы, без ствола и стебля. Поначалу вайи чем-то похожи на раковину моллюска, постепенно они распрямляются и начинают напоминать простой крючок до того момента, пока совсем не распустятся. Несмотря на невероятные легенды и мифы, цветков на папоротниковидных никогда не бывает, а размножение происходит за счёт спор.

Типы размножения

Все этапы, стадии и фазы называются циклом жизни папоротника, который он проходит от прорастания первичного листика до появления взрослого и зрелого экземпляра способного к размножению. Этот цикл развития называется замкнутым и разделён на два типа:

Для рождения новой особи на обороте листа взрослой и созревшей для размножения особи должны появиться споры, которые потом постепенно развиваются. В такой споре гаплоидный или гаметический (одинарный) набор хромосом. Эта фаза на жизненном пути папоротника, несомненно, самая важная. Без созревших спор у папоротника не будет потомства.

Эти зародыши бесцветковых растений располагаются в своеобразном «пакетике», который со временем лопается, и споры разлетаются по сторонам. В живое растение превратятся не все зародыши, а только попавшие в благоприятную среду, где тепло, влажно и безветренно. Но такие обстоятельства складываются редко.

В подходящей и удобной обстановке из спор появляются крохотные ростки (гаметофиты), слегка напоминающие маленькие сердечки. Спустя некоторое время на них появляются женские и мужские половые органы.

Отростки снабжены небольшими нитевидными корешками, которыми прицепляются к земле в месте своего дальнейшего развития. Это половое поколение. Органы мужских особей называются антеридиями и содержат сперматозоиды, а женские именуются архегониями и снабжены яйцеклетками.

Сперматозоиды довольно быстро погибают в сухих условиях и могут перемещаться только в воде. Следовательно, оплодотворение происходит исключительно при большой влажности. Гаметофиты имеют своеобразное строение для скопления воды от внешних источников (дождя, росы), что, в свою очередь, и служит средой для передвижения мужских половых клеток.

В случае оплодотворения женской клетки зарождается новый вид клетки именуемой «зиготой». Из неё начнёт постепенно расти эмбрион бесполого поколения или спорофит.

Этот зародыш оснащён своеобразной ножкой, которую он использует для поглощения питательных веществ из почвы. Затем прорастает первичный листок, из которого со временем вырастет бесполый папоротник.

Жизненный цикл кратко

Принимая во внимание, невозможность оплодотворения и последующего роста такого растения без воды, можно с уверенностью сказать, даже несмотря на то, что весь жизненный круговорот папоротников происходит на суше, такие растения не совсем отвыкли от водной среды обитания, породившей всё живое. Жизненный цикл папоротникообразных протекает по следующей схеме :

Жизненный цикл папоротникообразных протекает по следующей схеме :

• взрослая особь, способная к размножению;
• присутствие спор на обратной стороне листка;
• полное созревание пакетиков со спорами, с их последующим распылением;
• при попадании такого зародыша в благоприятные условия он прорастает, закрепившись на месте;
• из споры развивается маленький росток, который закрепляется на месте благодаря нитевидным корешкам (ризоидам);
• на ростке появляются мужские и женские половые органы;
• сперматозоиды передвигаются по собранным гаметофитами каплям дождя и росы к яйцеклетке;
• половые клетки мужских особей внедряются в яйцеклетку, оплодотворяя её;
• в оплодотворённой клетке (зиготе) зарождается молодой листок (спорофит);
• из листка разрастается новый папоротник со спорами для дальнейшего размножения.

Половое размножение

Половое размножение осуществляется при взаимодействии пары разнополых особей. Они имеют репродуктивную систему, где формируются половые клетки — гаметы. Для женских особей характерно образование яйцеклеток, а для мужских — сперматозоидов.

Формирование половых клеток называют гаметогенезом, главным моментом их образования является мейоз. Во время слияния гамет происходит оплодотворение и зарождения новой жизни. Сформированная зигота не будет точной версией родителей, потому что в процессе мейоза идет перестройка генетической информации.

На примере гидры

Гаметы у разных представителей отличаются между собой, поэтому выделяют следующие формы полового размножения: гомогамию, анизогамию и оогамию.

Гомогамия — разделение гамет на мужские и женские является условностью, потому что половые клетки организмов разных полов имеют идентичное строение и форму.

Анизогамия — половые клетки обеих полов могут передвигаться. Яйцеклетки превосходят по размеру сперматозоиды, но они почти неподвижны.

Оогамия  — женские гаметы не могут самостоятельно перемещаться и намного больше мужских.

Оогамия встречается наиболее часто, свойственна многим представителям животного и растительного мира. Гомогамия и анизогамия присуща для простейших видов (фотоавтотрофные одноклеточные).

Отдельные виды водорослей и грибов могут размножаться, не образуя гамет, такие формы деления называются: гологамия и конъюгация.

В процессе гологамии одноклеточные особи с одинарным набором хроматид сливаются между собой, тем самым берут на себя роль половых клеток. Новообразованная зигота следом делится мейотическим путем, образуя 4 гаплоидные особи.

Деление путем конъюгации характерно для грибов, при этом идет слияние между гаплоидными клетками нитей таллома. После обмена информацией формируются диплоидные зародышевые клетки.

Роль полового размножения

Половое размножение важное природное явление, обеспечивающее высокий уровень изменчивости и дает возможность выживать в резко меняющихся условиях. Именно поэтому половое размножение превосходит бесполое, при котором все оставленное потомство унаследует точную копию генома родителей. При половом делении идет перестройка генетического кода, что проявляется разнообразием признаков у потомков

Возникновение новых характеристик, адаптационных механизмов является основой для эволюционных процессов. Поэтому половое размножение занимает главное положение в природе

При половом делении идет перестройка генетического кода, что проявляется разнообразием признаков у потомков. Возникновение новых характеристик, адаптационных механизмов является основой для эволюционных процессов. Поэтому половое размножение занимает главное положение в природе.

Примеры бесполого размножения

бактерии

Все бактерии размножаются путем бесполого размножения, разделяясь на две «дочерние» клетки, которые генетически идентичны их родителям.

Некоторые бактерии могут подвергаться горизонтальному переносу генов, при котором генетический материал передается «горизонтально» от одного организма к другому, а не «вертикально» от родителя к ребенку. Поскольку у них есть только одна клетка, бактерии могут изменять свой генетический материал как зрелые организмы.

Процесс генетического обмена между бактериальными клетками иногда называют «сексом», хотя он проводится для изменения генотип зрелой бактерии, а не как средство размножения.

Бактерии могут позволить себе использовать эту стратегию выживания, потому что их чрезвычайно быстрое размножение делает вредные генетические мутации, такие как ошибки копирования или горизонтальный перенос генов, несущественными для всей популяции. Пока несколько человек переживут мутации и бедствия, эти люди смогут быстро восстановить популяцию бактерий.

Эта стратегия «быстро размножаться, часто мутировать» является основной причиной, по которой бактерии так быстро развивают устойчивость к антибиотикам. Также было обнаружено, что они «изобретают» в лаборатории совершенно новые биохимические методы, такие как один вид бактерий, который самопроизвольно приобрел способность выполнять анаэробное дыхание.

Эта стратегия не будет работать хорошо для организма, который вкладывает значительные средства в выживание людей, таких как многоклеточный организмы.

Формы слизи

Плесневые слизи – это захватывающий организм, который иногда ведет себя как многоклеточный организм, а иногда ведет себя как колония одноклеточных организмов.

В отличие от животных, растений и грибов, клетки в слизистой плесени не связаны в фиксированной форме и зависят друг от друга для выживания. Клетки, которые составляют плесень слизи, способны жить индивидуально и могут распространяться или отделяться, когда пищи в изобилии, очень похоже на людей в колонии бактерий.

Но клетки слизистой плесени являются эукариотическими и могут проявлять высокую степень сотрудничества вплоть до создания временного внеклеточный матрикс и «тело», которое может стать большим и сложным. Формы слизи, чьи клетки работают совместно, могут быть ошибочно приняты за грибки и могут выполнять локомоцию.

Плесень слизи может производить споры, очень похожие на грибок, и они также могут размножаться в результате фрагментации. Экологические причины или травмы могут привести к рассеянию плесени слизи на множество частей, а небольшие по размеру клетки, как одна клетка, могут перерасти в совершенно новую колонию / организм плесени слизи.

Ящерицы Уиптейла Нью-Мексико

Этот вид ящерицы был создан путем скрещивания двух соседних видов. Генетическая несовместимость между гибридными родителями сделала невозможным рождение здоровых мужчин: однако, гибриды женского пола были способны к партеногенезу, делая их репродуктивно независимой популяцией.

Все ящерицы из Нью-Мексико – женщины. Новые представители вида могут быть созданы путем гибридизации родительских видов или путем партеногенеза у самок нью-мексиканских кнутов.

Возможно, в качестве остатка своего сексуально воспроизводимого прошлого, ящерицы из Нью-Мексико действительно проявляют «спаривание», которое они должны пройти, чтобы воспроизвести. Члены этого вида «спариваются» с другими членами, и ящерица, играющая женскую роль, пойдет на откладку яиц.

Считается, что брачное поведение стимулирует овуляцию, что может привести к партеногенной беременности. Ящерица, играющая «мужскую» роль в ухаживании, не откладывает яйца.

• гамета – Половые репродуктивные клетки, которые содержат половину генетического материала родительского организма.
• Репродуктивная стратегия – Стратегия, которая описывает, как данное население использует свои ресурсы для производства потомства.
• Половое размножение – средство размножения, при котором генетический материал двух родителей объединяется для получения потомства с уникальным генетическим профилем.

Формирование спор

Водоросли, грибы и другие многоклеточные размножаются через споры (одноклеточное образование, находящееся в покое). Для плесневых грибов характерно деление внешних спор. Они образуются на кончиках гиф и выглядят как цепочки.

У некоторых видов грибов подобные образования находятся в спорангиях. Они представлены в виде расширенных гифов с оболочкой. Внутри формируются споры. Когда спорангия (оболочка) ломается, они рассыпаются. Споры легко образуются в простых клетках, к примеру, как у нитчатых водорослей.

Улотрикс участвует в двух митозах, что способствует появлению четырех новых спор со жгутиками (зооспор). Им свойственно плавать в воде до прикрепления к любой поверхности или предмету.

СПАДИЛО.РУ

Размножение

Размножение – всеобщее свойство живых организмов, заключающееся в способности воспроизводить подобных себе особей своего вида. Благодаря размножению жизнь продолжается и происходит обмен генетическим материалом, результатом чего служит генетическое разнообразие.

Бесполое размножение

Более древняя форма размножения.

Происходит без участия половых клеток, заключается в делении материнской клетки/особи и получении дочерних клеток/особей.

Характерно для прокариот, простейших, грибов, растений, некоторых животных.

Виды бесполого размножения

Размножение делением = бинарное деление

Встречается у прокариот.

Заключается в том, что кольцевая хромосома удваивается, в районе экватора клетки образуется перетяжка. От материнской клетки так отделяется дочерняя.

Не путать с митозом! Во время митоза из материнской клетки получается 2 дочерние, а не одна дочерняя + материнская.

Деление бактерии

Размножение спорами

Споры – специализированные клетки грибов и растений, служащие для размножения и расселения.

У грибов и низших растений споры образуются путем митоза, а у высших растений – мейоза.

Размножение спорами – более древний вид размножения, чем размножение семенами. У семенных растений споры не служат для расселения, но являются частью жизненного цикла.

Не всякая спора – клетка для размножения. Споры бактерий нужны для того, чтобы переждать неблагоприятные условия среды.

Вегетативное размножение

Размножение растения частями вегетативных органов.

К вегетативным органам растения относятся стебель, корень, лист.

Можно размножить растения черенкованием стебля: отрезать стебель фикуса, поставить его в воду. Образуются придаточные корни. Затем растение нужно вкопать в землю

Можно использовать листовой черенок. Таким образом хорошо размножаются суккуленты и фиалки. Для этого лист фиалки нужно срезать, так же поставить воду, дождаться корней и посадить.

Можно разделить корни. Если у растения мочковатая корневая система, то его размножают делением куста. Для этого стебли и корни разделяют на 2 растения.

Вегетативное размножение растений

Размножение растения видоизменениями побегов

Луковичные растения наращивают маленькие луковички прямо на себе. После цветения можно отделить дочерние луковички и получить больше материала. А у лилий чешуи луковицы являются потенциальными растениями.

Клубневые растения наращивают клубеньки. Известный пример – картошка. Из каждого клубня можно вырастить несколько растений, количество которых зависит от почек.

Корневище делится черенкованием. Таким образом размножаются, например, ландыши. Из корневища растут неглубоко и захватывают большие пространства. Если отделить часть корневища с точкой роста, то будет новое растений.

Деление корневища

Фрагментация

Фрагментацию приписывают дождевому червю, однако это лишь жестокий миф. Если тело червя разрезать так, что на головном конце тела останется поясок, то червь регенерирует, однако вторая его половинка не сможет достроить переднюю часть, т.к органы регенерации находятся именно там. Рана затянется, но раз переднего конца у животного нет, то нет и рта, нет питания. Червь погибнет.

Данный тип размножения заключается в том, что если тело разделить на 2 и более частей, то каждый фрагмент достроит себя до самостоятельного организма. Такие способности отмечают у некоторых многощетинковых и плоских червей, отдельных плесневых грибов и водорослей.

Фрагментация плоского червя планарии

Почкование

При почковании на теле материнской особи в результате деления клеток образуется маленькая дочерняя особь, которая некоторое время еще является частью тела материнской, а затем – отделяется. Известными примерами животных, размножающихся почкованием являются гидры, коралловые полипы и дрожжи. Интересно, что бесполое размножение может сочетаться с половым.

Почкование гидры

Бесполое размножение позволяет животным быстро увеличивать свою численность. Однако, дочерние особи практически не отличаются от материнских, следовательно, генетическое разнообразие снижено. Для решения данной эволюционной задачи животные комбинируют половое и бесполое размножение. Если условия благоприятны, то организмы выбирают путь полового размножения.