Размножение и развитие животных. Половое и бесполое размножение

Вследствие чрезвычайно высокого разнообразия животных, по уровню их существования и строения, сформировалось несколько типов размножения и постэмбрионального развития, что передают гены потомству и продолжают обеспечивать выживание вида.

Процесс размножения является одним из важных свойств организмов и разделяется на два способа: бесполый и половой.

Половой способ используют животные со сложным строением организма такие, как моллюски, паукообразные, ракообразные, насекомые и, в основном, все позвоночные.

Животные имеют два механизма оплодотворения: внешнее и внутреннее.

Внешнее оплодотворение

Одним из них является внешнее оплодотворение, при котором яйцеклетки и сперматозоиды сливаются вне организма животного. Например, такой способ оплодотворения используют рыбы и земноводные. Этот тип оплодотворения называют нерестом, он происходит в водной среде. Соответственно сперме требуется вода, чтобы подплыть к отложенным яйцам, а яйца в свою очередь нуждаются в воде для предотвращения высыхания. Большинство водных беспозвоночных, большинство рыб и некоторые амфибии используют внешнее оплодотворение. Эти животные выпускают большое количество спермы и яиц, поскольку несут значительные потери гамет в воде. Поэтому, рыбам просто необходимо выметывать большое количество икры. Так, самки окуня мечут по 200-300 тыс. икринок, а самки трески − до 10 млн. Кроме того, поведение ухаживания у некоторых видов приводит к одновременному выпуску гамет, что помогает обеспечить яйцеклетку спермой.

Гаметы, или половые клетки, — репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие в гаметном, в частности половом, размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, произведших гаметы. Википедия

Обращая внимание на размножение серебряного карася необходимо отметить, что тут встречаются однополые популяции (обычно отсутствуют самцы). Развитие яиц этого вида происходит после того, когда в них проникает сперматозоид совершенно другого вида рыбы (карпа, золотого карася, линя). Но при этом стандартного оплодотворения не происходит. В данном случае сперматозоид является лишь раздражителем, который пробуждает яйцо к развитию.

К такому виду внешнего оплодотворения, а точнее нересту также относят морских коньков. Они как никто завораживающе романтично спариваются и танцуют до тех пор, пока самка не вложит свои икринки в специальный мешочек самца. Получается морской конек – это сознательный самец, который беременеет и вынашивает свое потомство. После того как самец родит, он оставляет своих детенышей, чтобы они развивались и заботились о себе самостоятельно.

Внутреннее оплодотворение

Другим примером полового размножения является внутреннее оплодотворение, при котором самец вводит сперму внутрь репродуктивного тракта самки, где оплодотворяются яйцеклетки. Данное оплодотворение − это адаптация к жизни на суше, поскольку она уменьшает потерю гамет, которая возникает во время внешнего оплодотворения. Сперматозоиды снабжены жидкостью (спермой), которая обеспечивает водную среду внутри тела самца. Спаривание и репродуктивная готовность координируются и контролируются гормонами, поэтому сперматозоиды и яйцеклетки объединяются в соответствующее время.

После внутреннего оплодотворения большинство рептилий и всех птиц откладывают яйца, которые окружены жесткой мембраной или оболочкой. Их яйца имеют четыре мембраны: амнион, аллантоис, желточный мешок и хорион. Амнион содержит жидкость, окружающую эмбрион; аллантоис хранит мочевые отходы эмбриона и содержит кровеносные сосуды, которые приносят кислород эмбрионам и отбирают углекислый газ. Желчный мешок держит заложенную пищу, а хорион окружает эмбрион и другие мембраны. У птиц и рептилий эмбрион созревает вне тела и защищен оболочкой.

В основном все млекопитающие (коровы, яки, бегемоты, кролики, собаки и много других) используют внутреннее оплодотворение, но есть и исключение – австралийские животные, такие как утконосы и ехидны, которые откладывают яйца.

Половое размножение имеет свои «плюсы»: образовавшиеся особи несут в себе признаки обоих родителей и этот вид животных не исчезнет; они лучше приспосабливаются к среде обитания.

Среди животных также встречается партеногенез – это единая форма полового размножения, во время которой зародыш развивается из одной половой клетки без какого-либо оплодотворения. Такое размножение присуще обычно для насекомых, некоторых ракообразных и червей.

Бесполое размножение – это процесс, при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток − гамет. Такое размножение обычно используется у менее сложных организмов.

Например, амеба делится на две части. Этот тип бесполого размножения называется бинарным делением. Это очень быстрый и эффективный способ для бактерий и подобных типов клеток для создания потомства.

Раздельнополые животные

Существует много раздельнополых животных. Но среди низших много таких видов, которые имеют одновременно половые железы и самца и самки. Этих животных называют гермафродитами. К ним относят многих плоских червей: печеночных сосальщиков, бычьих солитеров, свиных солитеров и других.

После оплодотворения происходит серия этапов развития, во время которых устанавливаются первичные зародышевые слои и реорганизуются с образованием эмбриона. Во время этого процесса ткани животных начинают специализироваться и организовываться в органы и системы органов, определяя их будущую морфологию и физиологию.

Развитие – это процесс формирования организма, тесно связанный с ростом. Существует два типа развития животных: прямой и непрямой или с перевоплощением.

Прямой тип развития – это развитие дочерних организмов очень похожих на взрослых. Сюда относятся паукообразные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие, черви.

Непрямой тип развития – это развитие, в котором создается личинка, отличающаяся от организма взрослой особи как внешним, так и внутренним строением, характером движения, кормлением. Сюда относятся насекомые, амфибии, кишечнополостные животные. В случае непрямого развития личинки и взрослые особи живут в разных условиях и поэтому не составляют конкуренции между собой за территорию и еду. Благодаря этому, вид может иметь большое количество особей. Например, у бабочек личинки едят листья растений, а взрослые особи питаются нектаром цветов. Личинка жабы питается водорослями, одноклеточными, а взрослые жабы – насекомыми и их личинками. Соответственно непрямой тип развития дает организму значительные преимущества.

Каждое животное имеет свой жизненный цикл со своими фазами развития. Существует простой и сложный цикл. Сложный жизненный цикл характерен чередованием поколений (одно поколение печеночного сосальщика размножается половым путем, другое – бесполым) или связан с перевоплощением организма. Например, у кузнечиков простой цикл: яйцо – личинка – взрослое насекомое. А бабочки имеют сложный жизненный цикл: яйцо – личинка – куколка – взрослая особь.

Личинка жука-короеда

Личинки часто составляют стадию жизни, которая используется для кормления или рассеивания. У многих видов личиночная стадия самая длинная, а взрослая − короткая стадия исключительно для размножения. Например, у мотыльков шелкопряда взрослые не имеют ротовых частей и не могут питаться. А личинки должны есть достаточно, чтобы выжить и в итоге спариваться. Действительно, большинство самок мотыльков, как только они выходят из своей куколки, летают только один раз, чтобы отложить яйца. Затем они умирают.

Многие животные обладают регенерацией – возобновлением потерянных частей тела. Малейшая часть гидры может дать начало новому организму. Среди хордовых животных наилучшим образом развита регенерация у земноводных, чуть слабее – у рептилий (они могут возобновлять отпавшие хвосты). У других животных эта функция остается на уровне заживления ран.

Каждому животному характерно свое индивидуальное развитие с такими стадиями:

— эмбриональная (от оплодотворения к рождению);

— неполовозрелая;

— взрослая половозрелая;

— старение и смерть.

Роль генов Homeobox (Hox) в развитии животных

С начала XIX века ученые отмечали, что многие животные, от простого до сложного, имеют сходную эмбриональную морфологию и развитие. Удивительно, что эмбрион человека и эмбрион лягушки, на определенной стадии эмбрионального развития, кажутся удивительно похожими. Долгое время ученые не понимали, почему так много видов животных выглядели одинаково во время эмбрионального развития, но становились совершенно другими, когда взрослели. В конце 20-го века был обнаружен определенный класс генов, которые диктуют направление развития. Эти гены, которые определяют структуру животных, называются «гомеотическими генами». Они содержат последовательности ДНК, называемые гомеобоксами, с определенными последовательностями, называемыми генами Hox. Это семейство генов отвечает за определение общего плана тела: количество