Фрагментация размножение примеры растений
Обновлено: 05.10.2024
- Фрагмента́ция (лат. fragmentatio) — способ бесполого размножения, при котором особь делится на две или несколько частей (фрагментов), каждая из которых растет и образует новый организм; способность некоторых живых существ восстанавливать утраченные органы или части тела (регенерация).
Связанные понятия
Бесполое размножение, или агамогенез — один из способов размножения, при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток — гамет. Следует отличать бесполое размножение от однополого размножения (партеногенеза), который является особой формой полового размножения.
Размножение — присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Разные способы размножения подразделяются на два основных типа: бесполое и половое.
Полипо́дий (лат. Polypodium hydriforme) — вид стрекающих, в настоящее время выделяемый в отдельный класс — Polypodiozoa. Этот вид — пример внутриклеточного паразита, обладающего многоклеточным строением: личиночные стадии паразитируют в ооцитах осетровых и веслоносовых рыб Старого и Нового Света. В число хозяев полиподия входят промысловые виды, поэтому он имеет серьёзное хозяйственное значение.
Во́львокс (лат. Volvox) — род подвижных колониальных организмов, относящийся к отделу зелёных водорослей. Обитают в стоячих пресных водоёмах. При массовом размножении вызывают цветение воды, окрашивая её в зелёный цвет.
Половое размножение — процесс у большинства эукариот, связанный с развитием новых организмов из половых клеток (у одноклеточных эукариот при конъюгации функции половых клеток выполняют половые ядра).
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Дициеми́ды (лат. Dicyemida) — тип примитивно устроенных беспозвоночных животных, паразитирующих на головоногих моллюсках. Содержит 70—75 видов. Ранее дициемид из-за простоты организации объединяли с ортонектидами в группу Mesozoa, рассматривая в качестве переходной группы между протистами и многоклеточными животными. Впоследствии, когда получила широкую поддержку гипотеза об их вторичном упрощении в связи с паразитическим образом жизни, эти представления были отвергнуты.
Многокле́точный органи́зм — внесистематическая категория живых организмов, тело которых состоит из многих клеток, большая часть которых (кроме стволовых клеток, таких как, например, клетки камбия у растений) дифференцирована, т.е. они различаются по строению и выполняемым функциям.
Гидро́идные (лат. Hydrozoa) — класс водных беспозвоночных типа стрекающих (Cnidaria), чей жизненный цикл включает медузу с характерным признаком — велумом, и полип, который в отличие от других стрекающих никогда не имеет внутренних перегородок (септ) и выраженной глотки. Разделяются на 6 отрядов: гидроиды (Hydrida), лептолиды (Leptolida), лимномедузы (Limnomedusae), трахимедузы (Trachymedusae), наркомедузы (Narcomedusae), сифонофоры (Siphonophorae). Известно более 2800 видов.
Циклиофоры (новолат. Cycliophora от др.-греч. κύκλος — круг, колесо и φορός — несущий) — тип первичноротых животных. На момент описания состоял из единственного вида Symbion pandora (симбион пандора), в настоящее время известно два описанных вида и, по крайней мере, еще один не описанный.
Хитридиомице́ты (лат. Chytridiomycota) — отдел царства грибов (Fungi). Объединяет более 120 родов и около 1000 видов. Мицелий слабо развит, основная масса таллома представляет собой т. н. плазмодий, из которого вырастают ризоидные гифы. Самые примитивные представители совершенно не имеют мицелия, и тело их в вегетативном состоянии представлено одиночной клеткой, иногда лишённой жёсткой клеточной стенки. Основа клеточной стенки хитиново-глюкановая, как и у высших грибов.
Вегетати́вное размноже́ние — образование новой особи из многоклеточной части тела родительской особи, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. У водорослей и грибов происходит путём отделения неспециализированных участков таллома или посредством образования специализированных участков (выводковые почки водоросли сфацелярии и др.).
Ортонекти́ды (лат. Orthonectida) — тип многоклеточных животных, который ранее вместе с типом дициемид объединяли в тип мезозои. Все ортонектиды — эндопаразиты беспозвоночных животных. Ортонектиды характеризуются довольно сложным жизненным циклом, включающим стадии плазмодия, половых особей и личинок, и крайне простой организацией половых особей, в которой, впрочем, сохраняются основные черты организации двусторонне-симметричных первичноротых животных. Тип включает 2 семейства, содержащих 6 родов.
Гифохи́триевые (лат. Hyphochytriales) — порядок грибоподобных организмов, входящий в монотипный класс Гифохитриомицеты (Hyphochytriomycetes Sparrow ex M.W. Dick 1983, синоним Hyphochytrida) монотипного отдела Гифохитриомикота (Hyphochytriomycota Whittaker 1969). Одиночные клетки, иногда с ризомицелием. По образу жизни — паразиты водорослей, грибов и беспозвоночных, реже сапротрофы.
Планула (от лат. planus — плоский) — личиночная стадия в жизненном цикле кишечнополостных (в том числе медуз). Это организм овальной формы, величиной до 1—1,5 мм, с закругленным передним концом и двусторонней симметрией.
Зигомико́та (лат. Zygomycota) — отдел грибов, объединяющий 10 порядков, 27 семейств, около 170 родов и более 1000 видов. Отличаются развитым ценоцитным мицелием непостоянной толщины, в котором септы образуются только для отделения репродуктивных органов.
Биологический регресс — это эволюционное движение, при котором происходит сокращение ареала; уменьшение численности особей из-за неприспособленности к среде обитания; снижение числа видов групп из-за давления других видов, вымирание вида. Палеонтология доказала, что многие виды в прошлом полностью исчезли. Если при биологическом прогрессе некоторые виды развиваются и широко распространяются по всему земному шару, то при биологическом регрессе виды исчезают, не сумев приспособиться к условиям окружающей.
Лабири́нтулы (лат. Labyrinthulea, МКЗН), или лабиринтуломице́ты (лат. Labyrinthulomycetes, МКБН) — класс протистов, относящихся к надтипу Heterokonta, или Stramenopiles. Включает около 40 видов — преимущественно морских гетеротрофных грибоподобных организмов.
Амёбозои, или амёбоподобные (лат. Amoebozoa), — крупная группа простейших, включающая в себя большинство одноклеточных, обычно передвигающихся при помощи образования ложноножек (псевдоподий), и имеющих трубчатые митохондриальные кристы. Многие классификации причисляют амёбозоев к типам царства Протисты или царства Простейшие. По классификации, одобренной Международным обществом протистологов (International Society of Protistologists, ISOP), Amoebozoa считаются внеранговой супергруппой эукариот. Молекулярно-генетическое.
Стрека́ющие, или книда́рии (лат. Cnidaria) — тип настоящих многоклеточных животных (Eumetazoa). Исключительно водные обитатели, хотя многие виды могут находиться на суше во время отлива, на это время втягивая щупальца и сжимаясь, тем самым сокращая площадь поверхности и снижая потери воды с испарением. Уникальная черта этого типа животных — наличие стрекательных клеток, которые они используют для охоты и защиты от хищников (их нет только у двух видов из озера Медуз). Описано около 11 тысяч видов.
Бочёночники, или бочоночники, или долиолиды (лат. Doliolida), — отряд оболочников из класса сальп (Thaliacea). Морские свободноплавающие колониальные животные, населяющие тропические моря.
Са́ркома́стигофо́ры, или Саркожгутиконосцы (лат. Sarcomastigophora) — от греч. sarcodes — мясистый — полифилетическая группа в некоторых старых системах рассматривалась в качестве типа свободноживущих и паразитических простейших, которые передвигаются с помощью особых вре́менных выростов цитоплазмы (псевдоподий) или бичевидных выростов (жгутиков). Насчитывают около 18000 видов.
Определе́ние по́ла, или детермина́ция по́ла, — биологический процесс, в ходе которого развиваются половые характеристики организма. Большинство видов организмов имеет два пола. Иногда встречаются также гермафродиты, сочетающие признаки обоих полов. Некоторые виды имеют лишь один пол и представляют собой самок, размножающихся без оплодотворения путём партеногенеза, в ходе которого на свет появляются также исключительно самки.
Бескише́чные турбелля́рии (лат. Acoela) — класс животных из подтипа Acoelomorpha типа Xenacoelomorpha (некоторые систематики понижают ранг таксона Acoela до отряда), включает около 400 видов. Ранее рассматривались как отряд ресничных червей (Turbellaria). Это небольшие (до 9 мм в длину) животные, не имеющие ни целома, ни кишки. Строение бескишечных турбеллярий включает в себя покрытый ресничками и богатый железами эпидермис , кольцевую и продольную мускулатуру , нервную систему с примитивным мозгом.
Ха́ровые водоросли, или лучицы (лат. Charophyceae) — класс некогда обширной группы древних растений, которые объединяют в себе признаки водорослей и высших растений. Название происходит от др.-греч. χᾰρά — радость, красота. Всего известно не более 700 видов харовых.
Кладо́фора (лат. Cladophora) — род нитчатых зелёных водорослей из класса ульвофициевых (Ulvophyceae). Представители распространены в морских, солоноватых и пресных водах, где зачастую доминируют в составе перифитона, образуя массы тины. Устойчивы к воздействию растительноядных организмов. Ранее в составе кладофор рассматривали эгагропилу Линнея, широко используемую в аквариумистике.
Бурые водоросли (лат. Phaeophyceae) — класс из отдела охрофитовых водорослей. В жизненном цикле всех представителей присутствуют многоклеточные стадии. Бурые водоросли в хроматофорах содержат бурый пигмент фукоксантин (C40H56O6), который маскирует остальные пигменты.
Метаморфо́з насеко́мых, подобно метаморфозу у других животных, является глубокой перестройкой внутреннего и внешнего строения организма на протяжении его жизни. В соответствии с этим, постэмбриональное развитие насекомого делится как минимум на две четко ограниченные стадии развития: личинку и имаго. Во многих случаях в процессе развития насекомое проходит дополнительные стадии: куколку, триунгулин и др.
Криптоспоридии (лат. Cryptosporidium) — род паразитических протистов из типа апикомплекс. Ранее рассматривались как монотипное семейство Cryptosporidiidae в составе класса кокцидий. По современным данным криптоспоридии образуют в системе споровиков самостоятельную группировку высокого ранга, ближайшими родственниками которой являются грегарины. Некоторые виды криптоспоридий способны поражать человека, вызывая заболевание пищеварительной системы криптоспоридиоз, обычно не опасное для людей со здоровой.
Аскомице́ты (от греч. ἀσκός ‘сумка’), или су́мчатые грибы́ (лат. Ascomycota) — отдел в царстве грибов, объединяющий организмы с септированным (разделённым на части) мицелием и специфическими органами полового спороношения — сумками (асками), содержащими чаще всего по 8 аскоспор. Имеют и бесполое спороношение, причём во многих случаях половой процесс утрачивается (такие виды грибов традиционно относили к несовершенным грибам).
Регенера́ция (восстановление) — способность живых организмов со временем восстанавливать повреждённые ткани, а иногда и целые потерянные органы.
Цикл разви́тия — понятие, связанное с возникновением полового размножения. У схизомицетов размножение простым делением может идти бесконечно, но для большинства организмов можно принять за правило, что за размножением клеток делением, в течение того или другого периода времени, должно следовать соединение двух клеток различного происхождения (конъюгация, копуляция, оплодотворение, то есть, говоря вообще, половой процесс). Появление полового процесса определяет границу двух соседних Ц., и самое развитие.
Ауксоспо́ра (от лат. auxi — расширять, увеличивать) — стадия жизненного цикла одноклеточных водорослей из класса диатомовых, обычно представляющая собой разросшуюся зиготу. Как и покоящиеся споры, ауксоспоры выполняют функцию восстановления диатомеями размера клеток, постоянно уменьшающегося в ходе бесполого размножения, поскольку новые панцири дочерние вегетативные клетки образуют внутри родительского.
Гетерого́ния (от др.-греч. ἕτερος — другой и γονή — поколение) — в биологии вид размножения, когда у одного и того же вида животных чередуются между собой два различных половых поколения, один из видов чередования поколений, в отличие от чередования половых поколений с бесполыми (метагенезис).
Криптомице́ты (лат. Cryptomycota), или розелли́ды (лат. Rozellida) — тип родственных грибам протистов из группы опистоконт. Все представители — облигатные внутриклеточные паразиты или паразитоиды эукариотических организмов. По состоянию на 2015 год таксон включает 3 описанных рода: Rozella (26 видов), Paramicrosporidium (2 вида) и Nucleophaga (1 вид). Кроме того к криптомицетам относят большое количество последовательностей генов рибосомальных РНК, полученных с помощью методов метагеномики.
Лабульбениомице́ты (лат. Laboulbeniomycetes) — класс сумчатых грибов. Большинство представителей класса (свыше 2000) относятся к порядку лабульбениевых (Laboulbeniales) и являются наружными паразитами насекомых и других наземных и водных членистоногих. Это микроскопические грибы, их плодовые тела в длину обычно меньше 1 мм. Они живут на усиках, ротовых органах или других частях тела хозяина; некоторые представители развивают более или менее обширную корнеобразную систему в теле хозяина. Около.
Солнечники (лат. Heliozoa, от греч. ἥλιος, helios — солнце и ζῷον, zōon — животное) — группа протистов, которой долгое время придавали статус таксона, однако позднее с помощью электронной микроскопии и молекулярной филогенетики было доказано, что такие организмы возникали в эволюции эукариот многократно. Характерной чертой солнечников является наличие лучевидных псевдоподий — аксоподий. Благодаря аксоподиям клетка имеет очертания, напоминающие солнечный диск с лучами, что и отражено в названии. Аксоподии.
Размножение ланцетников — примитивных морских животных из семейства ланцетниковых (лат. Branchiostomidae) — и их последующее эмбриональное развитие является примером для рассмотрения эмбриогенеза хордовых в целом. Изучение онтогенеза ланцетника имеет значение для филогенетики, в особенности для истории происхождения позвоночных животных, а также нахождения филогенетических связей между различными таксонами животных.
Дигенетические сосальщики (лат. Digenea) — подкласс паразитических плоских червей из класса трематод (Trematoda). Их жизненный цикл, за редкими исключениями, протекает в нескольких хозяевах и сопровождается закономерным чередованием не менее трёх поколений. Описано около 7200 видов. Некоторые трематоды (около 40 видов) — паразиты человека, вызывающие опасные заболевания — трематодозы, например, шистосомоз и описторхоз. К трематодам относятся печёночная двуустка (Fasciola hepatica), кошачья двуустка.
Афели́ды (лат. Aphelida) — таксон родственных грибам протистов из группы опистоконт. Описано 10 видов в составе трех родов, все являются внутриклеточными паразитами или паразитоидами планктонных водорослей.
Гиногене́з — частный случай партеногенеза, особая форма полового размножения, при которой после проникновения спермия в яйцеклетку их ядра не сливаются, и в последующем развитии участвует только ядро яйцеклетки, либо не происходит оплодотворения. При этом нет объединения наследственного материала родителей посредством слияния ядер их половых клеток.
Стробиляция — один из видов бесполого размножения, при котором новые особи образуются через перегруппировку тела особи-родителя.
Фрагментация, как вегетативное размножение — общие понятия
Размножением называют увеличение числа особей вида путем воспроизведения.
Способностью размножаться или самовоспроизводиться обладают живые организмы. Это одно из обязательных и важных свойств. Благодаря размножению, вид может существовать длительное время, обеспечивается преемственность между родителями и их потомством на протяжении многих поколений. Таким образом, численность особей растет, и они расселяются по местам обитания.
С помощью расселения растения, для которых характерен в подавляющих случаях прикрепленный образ жизни, занимают все большие территории. Многоклеточные организмы в большинстве своем обладают клетками, специализирующимися на размножении и способными воспроизводить новые организмы.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
В том случае, когда возникновение нового организма связано с активностью половых клеток, можно говорить о половом размножении. Если данный процесс выполняется с помощью соматических клеток, то такое размножение является бесполым.
Бесполое размножение представляет собой такой способ воспроизведения нового организма, в котором участвует только одна особь.
Бесполое размножение не характерно для первичнополостных червей, моллюсков. Такой способ появления новых организмов редко встречается у членистоногих и хордовых. Иногда в размножении участвуют особые клетки в виде спор, прорастающие и дающие начало новому организму. Спорообразование характерно для простейших, включая малярийный плазмодий, грибов, водорослей и лишайников.
Особенностью бесполого размножения является широкое распространение в природном мире. В качестве преимущества такого воспроизведения можно отметить высокую скорость увеличения численности особей вида. Яркими представителями данного способа воспроизведения являются одноклеточные. Также часто этот метод воспроизведения можно наблюдать среди многоклеточных организмов. Характеристики бесполого размножения:
- в процессе участвует лишь одна особь;
- не требуется активность половых клеток;
- основу процесса составляет митоз;
- потомство обладает идентичными признаками и является точной копией материнского организма с генетической точки зрения.
Вегетативное размножение основано на формировании нового организма из части родительской особи.
Вегетативное размножение присуще многоклеточным организмам, которые обладают мягким телом. К таким животным относятся губки, книдарии, черви, некоторые виды иглокожих. Формы вегетативного размножения:
Фрагментация (от лат. fragmentatio) – способ бесполого размножения, в процессе которого происходит деление особи на несколько частей или фрагментов, растущих и образующих новый организм, а также метод восстановления утраченных органов или частей тела (регенерация), характерный для некоторых видов.
Фрагментацию можно наблюдать у определенных видов нитчатых водорослей (таких, как спирогира), низших животных (например, плоских червей). В качестве подвида фрагментации нередко выделяют почкование.
Почкование – разновидность бесполого размножения, присущая живым организмам, в процессе которой от тела материнской особи отделяется некрупная часть для формирования новой особи.
В результате почкования образованный организм существует самостоятельно, либо становится членом колонии с определенной степенью самостоятельности.
Особенности процесса, как протекает
Если рассмотреть наиболее простую ситуацию, когда материнский организм в процессе фрагментации делится пополам, то каждая из образованных частей будет восстанавливать недостающую. Предпосылка фрагментации – способность к регенерации.
Например, в результате фрагментации малощетинкового червя энхитреуса образуются два организма. У первого фрагмента, сформированного из передней части, регенерирует задний конец тела, а у второй половины, образованной хвостовой частью, появляется недостающая головная часть. Процесс можно разделить на два этапа:
Представленный механизм деления отличается несложным процессом. Он получил название архитомия.
В качестве примера другого способа фрагментации можно рассмотреть паратомию – повторное поперечное деление. Данный механизм размножения характерен для кольчатых червей. В материнской особи органы закладываются и формируются еще до разделения. Таким образом, сформированные в процессе фрагментации новые организмы обладают всеми необходимыми приспособлениями, чтобы питаться и размножаться.
С помощью фрагментации размножаются спирогиры. Нить организма способна делиться на части на любом участке. Данный способ бесполого размножения можно наблюдать у определенных видов низших животных, для которых характерна способность к регенерации из относительно слабо дифференцированных клеток.
Животные организмы, обладающие способностью к регенерации, представляют огромный интерес для науки. Ученые проводят эксперименты с целью изучения этого процесса, как правило, на свободноживущем черве планарии. Опытным путем удается установить механизм дифференцировки.
Фрагментацией также называют свойство некоторых организмов, при котором утраченные части тела восстанавливаются. Таким образом, фрагментация сравнима с регенерацией. Фрагментация представляет собой разновидность бесполого размножения, как и бинарное деление прокариот, различные формы митоза, включая стандартный митоз, шизогонию, почкование.
Многоклеточные организмы при бесполом воспроизведении новых особей размножаются, используя неспециализированные части материнской особи, то есть участвуют в процессе вегетативного размножения с помощью спор и зооспор.
В качестве ярких примеров фрагментации выделяют процессы воспроизведения новых особей у нитчатых водорослей (таких, как спирогира) и низших животных, включая плоских червей. Распространены и другие виды организмов, размножающихся фрагментаций. Но у вышеупомянутых групп наблюдаются наиболее типичные способы фрагментации, что позволяет ученым более глубоко изучить этот процесс. Черты бесполого размножения, характерные для фрагментации:
- в процессе не принимают участие половые клетки или гаметы;
- в некоторых случаях происходит обмен определенными участками ДНК;
- новая особь генетически тождественна родительскому организму.
Виды и механизмы фрагментации
В качестве примера данной формы бесполого размножения можно рассмотреть процесс воспроизводства новых организмов некоторыми видами червей. При фрагментации тело родительской особи распадается на определенное количество фрагментов. Каждый из образованных организмов достраивает части тела, которых не хватает.
Фрагментация может являться следствием механического повреждения тела червя. Принцип такого размножения основан на механизме регенерации, то есть на восстановлении тканей особи. С помощью этого способа воспроизводства размножаются водоросли, кишечнополостные и черви.
Образованные в результате фрагментации особи представляют собой точные копии родительского организма. В качестве достоинства воспроизводства бесполым способом можно выделить относительно высокую скорость размножения.
Если говорить о недостатках фрагментации, то стоит отметить низкую степень пластичности, относительно резких изменений окружающей среды. По этой причине организмы, для которых характерна бесполая форма размножения, существенно проигрывают другим видам в условиях естественного отбора. Половой способ воспроизводства потомства представляет собой эволюционно прогрессивный признак организмов.
Можно рассмотреть простой пример, когда в результате фрагментации особь образует две части, каждой из которых предстоит достроить недостающую часть. Предпосылкой к размножению с помощью деления организма на фрагменты является возможность особи регенерировать ткани.
К примеру, фрагментация малощетинкового червя заключается в делении на две половины. Задняя часть восстанавливает головную часть тела, а передняя – хвостовой конец. На первом этапе происходит деление, а затем наступает процесс регенерации. Данная форма деления называется архитомией.
Паратомия представляет собой отдельную форму фрагментации, которая характеризуется повторным поперечным делением.
Паратомию можно наблюдать при размножении кольчатых червей. Отличительной особенностью данного процесса является формирование закладки и образование органов до момента разделения родительской особи. Воспроизведенные организмы обладают всеми необходимыми ресурсами, чтобы сразу начать питаться и размножаться.
Ученым сложно оценить эффективность разных способов фрагментации. Это связано с тем, что любая форма воспроизводства новых особей в данном случае отражает степень приспособленности какого-либо организма к определенным условиям жизнедеятельности, находясь внутри окружающей среды.
Фрагментацию можно сравнить с любой формой бесполого размножения в том или ином контексте, однако этому методу воспроизводства присущи уникальные черты. Например, спирогиры могут разделиться в любом участке тела.
Низшие животные, у которых наблюдается фрагментация, сохраняют способность к регенерации в том случае, когда клетки организма дифференцированы в достаточно слабой степени и наделены крупными энергетическими запасами.
Фрагментацию не стоит соотносить с понятием бинарного деления, несмотря на то, что обе эти формы воспроизводства новых организмов являются видами бесполого размножения. Бинарное деление представляет собой расщепление одной клетки на пару аналогичных, что сопровождается обменом между ними некоторым количеством ДНК. Для фрагментации характерно митотическое деление клеток.
В биологии принято считать деление подразделением клетки или многоклеточного тела и регенерацией в завершении процесса. Исходя из особенностей механизма, фрагментация полностью соответствует делению. Каждый фрагмент превращается в новую особь полного размера.
Фрагментация характерна для многих гельминтов. Расщепление может происходить случайно или преднамеренно. Все образованные части становятся зрелыми и взрослыми особями, представляющими собой точную копию родительского организма. В том случае, когда особь делится вновь, процесс повторяется.
Таким образом, фрагментация представляет собой разновидность бесполого размножения. С помощью этого механизма воспроизводства обеспечивается высокая степень жизнеспособности организмов при достаточно несложном процессе размножения. Фрагментацию можно наблюдать у относительно большого числа живых организмов, для которых, как правило, характерен простой тип строения.
Примеры фрагментации в биологии
В процессе фрагментации организм делится на пару или несколько фрагментов, которые преобразуются в новые особи. Факт такого типа бесполого размножения можно наблюдать у нитчатых водорослей. К примеру, спирогира размножается фрагментацией путем разрыва нити на любом участке.
С помощью деления родительского организма на фрагменты размножаются некоторые низшие животные. По сравнению с высокоорганизованными видами они не утрачивают способность к регенерации из относительно слабо дифференцированных клеток.
К примеру, туловище немертин, представляющих собой группу примитивных морских червей, достаточно просто делится на множество частей. В результате из каждого фрагмента путем регенерации формируется новый организм. В рассматриваемом примере регенерация является нормальным и регулируемым процессом. Но для некоторых животных (таких, как морские звезды) отдельные части восстанавливаются лишь по итогам случайной фрагментации.
В фрагментация это тип бесполого размножения, при котором происходит спонтанный распад организма на два или более фрагментов. Каждый из этих фрагментов обладает способностью регенерировать полностью индивидуума, увеличивая таким образом количество клонов в популяции.
Хотя этот тип воспроизводства наблюдался у колониальных бактерий, а также у многоклеточных организмов животных и растений, он продолжает оставаться спорным вопросом в мире науки, поскольку многие исследователи спорят об эволюционной значимости этого метода воспроизводства.
Некоторые авторы считают, что способы фрагментации в природе включают как бинарное деление у бактерий, так и коллективную фрагментацию, а также образование одноклеточных пропагул у многоклеточных организмов.
Этому типу размножения не предшествует событие мейотического деления, то есть он не включает сингамию или слияние гамет, но даже в этом случае полученные фрагменты могут регенерировать новую особь, идентичную той, которая была фрагментирована.
Размер и количество фрагментов, которые организм может произвести путем фрагментации, сильно различаются, как и размер потомства.Одно различие между фрагментацией и другими типами бесполого размножения заключается в том, что оно не требует затрат энергии, в отличие, например, от деления или образования почки.
Фрагментация у животных
Фрагментация описывается как репродуктивная стратегия многих беспозвоночных животных, среди которых плоские черви (плоские черви), кольчатые черви (дождевые черви), некоторые иглокожие (морские звезды) и книдарии (кораллы и анемоны).
Фрагментация vs. Регенерация
Морская звезда может фрагментироваться, но фрагментация отличается от регенерации. Обычно процесс фрагментации путают с процессом регенерации, и наглядный пример этого связан с морскими звездами, которые являются разновидностью иглокожих.
Как и многие другие организмы, морские звезды могут восстанавливать свои руки за короткие периоды времени, когда они теряют их из-за различных обстоятельств (биотических или абиотических). К сожалению, многие общие тексты описывают этот процесс как событие фрагментации, что не всегда верно.
Когда морская звезда разделяется на фрагменты, это правда, что она может регенерировать утраченные части, но на самом деле потерянные фрагменты умирают, прежде чем заново сформировать тело животного.
Только морские звезды, принадлежащие к роду Ликиякак голубая морская звезда Lickia laevigata, могут регенерировать новых особей из частей, возникших в результате случайного процесса фрагментации, естественного или нет.
В растениях
Растения также могут размножаться вегетативно путем фрагментации и представляют, возможно, наиболее подходящий пример бесполого размножения с антропологической помощью или, что то же самое, управляемого вмешательством человека.
В естественной среде многие папоротники, деревья, кустарники и другие многолетние недревесные растения могут воспроизводиться путем фрагментации корневищ, давших новые побеги.
Как происходит фрагментация растений?
Когда растение воспроизводится путем фрагментации, естественной или искусственной (вызванной человеком), в каждом фрагменте происходит рост и дифференциация придаточных корней (которые находятся в разных местах, чем они должны быть).
Конкретные примеры видов, которые размножаются путем фрагментации
Коралл
Коралловые виды Palythoa caribaeorum, принадлежащий к филюму Cnidaria, классу Anthozoa и отряду Zoantharia, является хорошим примером беспозвоночных животных, которые размножаются путем фрагментации.
В исследовании, проведенном в двух прибрежных районах Бразилии, Акоста и др. (2001) показали, что размножение путем фрагментации у этого вида зависит не от внутренних сигналов или стимулов, а от большого количества экзогенных факторов.
Растение
Широко распространено во всех группах растений. В бесполом размножении принимает участие один организм. Собственно бесполое размножение происходит путем митотического деления или с помощью спор. Особой формой бесполого размножения является вегетативное.
Деление
Размножение путем деления характерно для одноклеточных водорослей. Деление происходит путем митоза. В результате деления образуются две идентичные родительской дочерние особи.
Размножение спорами
Споры — репродуктивные, одноклеточные образования, при прорастании которых развиваются новые особи. У наземных растений и грибов споры не имеют специальных приспособлений для активного передвижения. У большинства обитающих в воде водорослей споры подвижны, так как имеют жгутики. Такие споры называют зооспорами.
Споры образуются в органах бесполого размножения — спорангиях или зооспорангиях. У водорослей практически любая клетка может стать спорангием, у высших растений спорангий — многоклеточный орган. У растений споры всегда гаплоидны. Если они возникают на диплоидном растении, то их образованию предшествует мейоз, если на гаплоидном — митоз.
Растение, на котором образуются споры, называют спорофит. Различают равноспоровые и разноспоровые растения.
Ø Равноспоровые растения — растения, у которых все образующиеся споры имеют одинаковые размеры.
Ø Разноспоровые растения — растения, образующие споры, отличающиеся по величине и физиологическим особенностям:
· микроспоры — более мелкие споры, формирующиеся в микроспорангиях, из них вырастают мужские заростки (гаметофиты);
· мегаспоры — более крупные споры, формирующиеся в мегаспорангиях, из них вырастают женские заростки (гаметофиты).
Ø Разноспоровость чаще встречается среди высших растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).
Размножение спорами имеет большое приспособительное значение:
· в результате мейоза происходит рекомбинация генетического материала;
· обычно у растений споры образуются в огромных количествах, что обеспечивает высокую интенсивность размножения;
· благодаря малым размерам и легкости споры разносятся на большое расстояние, обеспечивая расселение растений и освоение ими новых территорий;
· плотная оболочка споры служит надежной защитой от неблагоприятных условий среды.
6 .2. Вегетативное размножение растений
Вегетативное размножение — это увеличение числа особей за счет отделения жизнеспособных частей вегетативного тела и их последующей регенерации (восстановления до целого организма). Данный способ размножения широко распространен в природе. Вегетативным способом размножаются водоросли, высшие растения. Особенно разнообразны способы вегетативного размножения у покрытосеменных растений.
Вегетативное размножение бывает естественным и искусственным.
Естественное вегетативное размножения является важной характерной особенностью многих видов. Благодаря этому способу размножения происходит быстрое увеличение числа особей вида, их расселение и как следствие — успех в борьбе за существование. Естественное вегетативное размножение происходит несколькими путями:
фрагментация материнской особи на две или более дочерних в результате перегнивания протонемы или слоевища (моховидные);
разрушение участков наземно-ползучих и полегающих побегов (плауны, голосеменные, цветковые);
с помощью особых структур (клубни, луковицы, корневища, клубнелуковицы, пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения.
Искусственное вегетативное размножение осуществляется при участии человека при выращивании культурных растений. В практике сельского хозяйства искусственное вегетативное размножение обладает рядом преимуществ над семенным:
обеспечивает получение потомков, повторяющих признаки родительского организма;
осуществляется быстрее, ускоряет получение продуктивных потомков;
позволяет получить большое количество потомков;
позволяет воспроизвести клоны, которые образуют нежизнеспособные семена или вообще их не образуют.
Существуют различные способы вегетативного размножения:
· специализированными вегетативными структурами;
· частями вегетативных органов, отделенных от материнского растения до или после их укоренения;
Фрагментация
Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых регенерирует в новую особь (рис. 34). Такое размножение характерно для нитчатых и пластинчатых водорослей (обрывки нитей или части таллома), некоторых цветковых растений (например, элодея канадская). В Европу попали только женские экземпляры элодеи, не способные образовывать семена из-за отсутствия мужских растений и единственным способом размножения оказалась фрагментация.
Специальные вегетативные структуры
Специальные вегетативные структуры, используемые для вегетативного размножения, являются видоизменениями побега и корня. Эти структуры возобновляют растения и себя через образование придаточных корней и побегов и используются человеком для их размножения.
· Луковица . В природе луковицами размножаются многие растения: тюльпаны, гусиный лук, пролеска, подснежник и т.д. В сельскохозяйственной практике луковицами размножают лук, чеснок, декоративные растения: тюльпаны, нарциссы, гиацинты и другие.
· Вегетативное размножение луковичных растений осуществляют разросшимися взрослыми луковицами, детками, отдельными чешуями.
· Клубнелуковица . К клубнелуковичным растениям относятся гладиолус, крокус, водяной орех. Запасные питательные вещества клубнелуковицы расходуются на цветение, но к концу сезона формируется новая клубнелуковица. Кроме того, может образоваться одна или несколько клубнелуковичек — мясистых почек, развивающихся между старой и новой клубнелуковицами.
· Корневище . В лесах, степях, на лугах обитает большое количество корневищных растений, прежде всего злаков. К корневищным растениям относятся пырей, тимофеевка, белоус, купена, кислица, хвощ полевой и другие дикорастущие растения. У многих корневища ветвятся, и при отмирании старых частей происходит обособление новых растений.
В сельском хозяйстве корневищами размножают ревень, мяту, спаржу, бамбук, в декоративном садоводстве — ландыш, ирис и другие. Они легко размножаются делением корневища на части, каждая из которых должна содержать вегетативную почку.
Клубень . Клубни, как хранилище запаса питательных веществ, образуются у таких дикорастущих растений, как сыть, седмичник.
Из сельскохозяйственных растений, размножающихся клубнями, наиболее известны картофель и топинамбур. Их можно размножать, высаживая целые клубни. Но при посадке целого клубня верхушечная почка тормозит развитие остальных. Поэтому клубни рекомендуется резать на части, так как это нарушает доминирование верхушечной почки.
Усы . Усами размножаются такие растения, как лютик ползучий, камнеломка отпрысковая. В узлах усов образуются боковые почки и придаточные корни. После засыхания междоузлий растения обособляются. В сельскохозяйственной практике усами размножают клубнику и землянику.
Корневые клубни . Представляют собой утолщения боковых корней. Корневыми клубнями размножаются чистяк весенний, любка, из культурных — батат, в декоративном садоводстве — георгин. При размножении георгинов необходимо брать корневые клубни с основанием стебля, несущим почки, так как корнеклубни почек не образуют.
Данные приемы вегетативного размножения растений очень эффективны, так как развивающееся растения длительное время сохраняет связь с материнским, что способствует более быстрому и мощному развитию корневой системы.
Флоксы, дельфиниумы, примулы, лук-батун, ревень хорошо размножаются частями кустов. Кусты обычно делят весной или во второй половине лета.
Отводки — это участки побегов, которые специально прижимаются к земле, а после развития придаточных корней отделяются от материнского растения. Отводками размножаются крыжовник, виноград, из дикорастущих — пихта, черемуха.
При размножении отводками побеги пригибаются к земле и засыпаются. При достаточном увлажнении на засыпанном участке побега образуются придаточные корни. Уко-
ренившийся побег отделяют от материнского растения и пересаживают на постоянное место. Для лучшего укоренения побег можно надрезать. Это нарушает отток питательных веществ и их скопление в месте надреза, что создает благоприятные условия для образования придаточных корней.
Корневые отпрыски — побеги, возникающие из придаточных почек на корнях. Корневыми отпрысками размножается растения, легко образующие на корнях придаточные почки: вишня, слива, малина, сирень, осина, осот, бодяк полевой и др.
Корневые отпрыски обычно выкапывают и пересаживают в период покоя растения.
Существует целый ряд растений, способных размножаться с помощью черенков. Черенок — отрезок вегетативного органа.
В зависимости от происхождения различают стеблевые, корневые и листовые черенки.
Стеблевые черенки
Стеблевой черенок представляет собой участок надземного побега. Стеблевыми черенками размножают виноград, смородину, крыжовник, декоративные виды спиреи, красный перец, баклажан и другие. Для размножения берут черенки длиной от 2-3 до 6-8 см, состоящих из одного междоузлия и двух узлов. На верхнем узле листья оставляются (если листовые пластинки крупные, то их наполовину срезают). Черенки высаживают в специальные парнички, а после укоренения — в открытый грунт.
Листовые черенки
Листовой черенок представляет собой листовую пластинку с черешком или часть листовой пластинки. Листовыми черенками размножаются бегонии, узумбарская фиалка (сенполия), глоксиния, колеус. Листовые черенки могут воспроизводить придаточные корни и почки, из которых развиваются побеги.
Листовые черенки помещают в парничок нижней стороной на песок. Для предотвращения оттока питательных веществ крупные жилки перерезают. Иногда для образования придаточных корней и почек листовой черенок достаточно поместить в склянку с водой.
На листьях бриофиллума в углах зубчиков листовой пластинки образуются придаточные почки, развивающиеся в новые растения с придаточными корнями. Опадая, они закрепляются в почве.
Корневые черенки
Корневой черенок представляет собой часть корня. Ими размножаются виды, на корнях которых легко развиваются придаточные почки: хрен, малина, вишня, розы.
Корневые черенки заготавливают осенью, реже весной. Для этого используют боковые корни первого порядка в возрасте 2-3 лет. Длина черенка до 10-15 см, диаметр — 0,6-1,5 см. черенки высаживают в почву на глубину 2-3 см.
Черенками размножаются и многие дикорастущие растения: ива, тополь, осина, одуванчик.
Прививки
Прививка (или трансплантация) — искусственное сращивание части (черенка, почки) одного растения с побегом другого. Черенок или почка с прилегающим к ней участком коры и древесины (глазок), привитые на другое растение, называют привоем. Подвой — растение или его часть, на котором осуществлена прививка. Прививка позволяет использовать корневую систему подвоя для сохранения или размножения определенного сорта, замены сорта, получения новых сортов, ускорения плодоношения, получения морозоустойчивых растений, ремонта или омоложения старых взрослых деревьев.
Известно более 100 способов прививки, однако все их можно свести к двум основным типам:
Ø прививка сближением, когда привой и подвой остаются на своих корнях;
Ø прививка отделенным привоем, когда корни имеет только подвой.
Наиболее распространенными способами прививки являются следующие:
Ø Прививка в расщеп или в полурасщеп . Применяют в том случае, если привой тоньше подвоя. Поперечный срез подвоя полностью или частично разделяют и вставляют в него привой, косо срезанный с двух сторон.
Ø Прививка под кору . Привой также тоньше подвоя. На подвое делают горизонтальный срез под стеблевым узлом, кору надрезают в вертикальном направлении и осторожно отворачивают ее края. На привое делают срез в виде полуконуса, вставляют его под кору, зажимают отворотами коры и обвязывают.
Ø Копулировка . Применяется в том случае, если привой и подвой имеют одинаковую толщину. На привое и подвое делают косые срезы и совмещают их, обеспечив плотность соединения.
Ø Окулировка . Прививка почки-глазка. На подвое делается Т-образный разрез, края коры отгибаются, и за кору вставляют почку с небольшим участком древесины.
Культура тканей
Культура тканей представляет собой рост тканей или органов на искусственных средах. Метод культуры тканей позволяет получать клоны некоторых высших растений. Клонирование — получение совокупности особей из одной материнской вегетативным путем. Клонирование используется для размножения ценных сортов растений и для оздоровления посадочного материала.
6 .3. Половое размножение
Половое размножение связано с образованием растениями особого типа клеток — гамет. Растение, на котором происходит образование гамет, называют гаметофитом. Процесс формирования гамет называют гаметогенезом. Он происходит в особых органах — гаметангиях. У равноспоровых растений гаметофит обычно обоеполый: несет и женские, и мужские гаметангии. У разноспоровых растений из микроспор развивается гаметофит с мужскими гаметангиями, а из мегаспор — гаметофит с женскими гаметангиями.
Гаметы всегда гаплоидны. При слиянии мужской и женской гамет происходит образование зиготы, из которой развивается новый организм. Процесс слияния гамет называют оплодотворением.
Сущность полового процесса едина для всех живых организмов, а его формы разнообразны. Различают следующие типы полового процесса: хологамия, изогамия, гетерогамия и оогамия.
Хологамия
Хологамия — слияние гаплоидных одноклеточных, внешне неотличимых организмов друг с другом. Этот тип полового процесса характерен для некоторых примитивных водорослей. В данном случае сливаются не гаметы, а целые организмы, выступающие в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота обычно сразу же делится мейотически и образуется 4 дочерних гаплоидных одноклеточных организма.
Конъюгация
Особой формой полового процесса является конъюгация, характерная для некоторых нитчатых водорослей. Отдельные гаплоидные клетки нитевидных талломов, расположенных близко друг от друга, начинают образовывать выросты. Они растут навстречу друг другу, соединяются, перегородки в месте стыка растворяются, и содержимое одной клетки (мужской) переходит в другую (женскую). В результате конъюгации образуется диплоидная зигота.
Изогамия
При изогамии (равный брак) гаметы морфологически сходны между собой, то есть одинаковы по форме и размерам, но физиологически они разнокачественны. Данный половой процесс характерен для многих водорослей и некоторых грибов. Изогамия происходит только в воде, для передвижения в которой гаметы снабжены жгутиками. Они очень похожи на зооспоры, но имеют меньшие размеры.
Гетерогамия
При гетерогамии (разный брак) происходит слияние подвижных половых клеток, сходных по форме, но различающихся размерами. Женская гамета в несколько раз больше мужской и менее подвижна. Гетерогамия характерна для тех же групп организмов, что и изогамия, и также происходит в воде.
Оогамия
Характерна для некоторых водорослей и всех высших растений. Женская гамета — яйцеклетка — крупная и неподвижная. У низших растений образуется в одноклеточных гаметангиях — оогониях, у высших растений (исключая покрытосеменные) — в многоклеточных архегониях. Мужская гамета (сперматозоид) мала и подвижна, образуется у грибов и водорослей в одноклеточных, а у высших растений (исклю чая покрытосеменные) — в многоклеточных гаметангиях — антеридиях. Сперматозоиды способны передвигаться только в воде. Поэтому наличие воды — обязательное условие для оплодотворения у всех растений, за исключением семенных. У большинства семенных растений мужские гаметы утратили жгутики и называются спермиями.
Существует два типа размножения: половое и бесполое. Половое размножение предусматривает слияние мужских и женских половых клеток во время оплодотворения, которые в итоге создадут потомство частично похожее на родителей. Бесполое размножение требует только одного родителя, который передаст все свои гены потомству. Это означает, что нет смешивания генов, и потомство на самом деле является клоном родителя (запрещающим какие-либо мутации).
Бесполое размножение обычно распространено в менее сложных видах и является довольно эффективным. Не нужно искать партнера для размножения, и один родитель способен передать все свои черты следующему поколению. Однако без разнообразия естественный отбор не может работать, и, если нет мутаций, чтобы создать более благоприятные черты, виды, размножающиеся таким способом, могут не выжить в среде, которая постоянно изменяется.
Существует несколько различных видов бесполого размножения. Давайте рассмотрим некоторые наиболее распространенные.
Бинарное деление
Почти все прокариоты размножаются бинарным делением. Этот вид размножения очень похож на процесс митоза эукариот. Однако, поскольку ядра нет, а ДНК прокариот обычно находится только в одном кольце, этот процесс не такой сложный, как митоз. Бинарное деление начинается с одной клетки, которая копирует ее ДНК и затем делится на две идентичные клетки.
Это очень быстрый и эффективный способ создания потомства для бактерий, и подобных типов клеток. Однако, если бы в процессе размножения происходила мутация ДНК, это могло бы изменить генетику потомства, и они больше не были бы идентичными клонами.
Почкование
Другой вид бесполого размножения называется почкованием. Почкование происходит когда новый организм или потомство вырастает со стороны родителя через часть, называемую почкой. Потомок остается привязан к предку, пока не достигнет зрелости и не станет независимым организмом. У одного родителя может быть много почек и много потомков одновременно.
С помощью почкования могут размножаться как одноклеточные организмы, такие как дрожжи, и многоклеточные, такие как гидры. Опять же, потомство является клоном родителя, если не происходит какая-либо мутация во время копирования ДНК или размножения клеток.
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.
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.
Размножение спорами
Многие растения и грибы используют споры как вид бесполого размножения. Эти типы организмов подвергаются жизненному циклу, называемому чередованием поколений, при котором они проходят разные фазы своей жизни, характеризующиеся наличием диплоидных или гаплоидных клеток. Во время диплоидной фазы они называются спорофитами и производят диплоидные споры, которые используются для бесполого размножения. Виды, которые образуют споры, не нуждаются в партнере или оплодотворении, чтобы произвести потомство. Так же, как и все другие виды бесполого размножения, потомство организмов, которые размножаются, является клонами родителя. Примеры организмов, производящих споры, включают грибы и папоротники.
Читайте также: