43.2: Запліднення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1715

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Навички для розвитку

Обговоріть внутрішні і зовнішні методи запліднення
Опишіть методи, які використовуються тваринами для розвитку потомства під час виношування плоду
Опишіть анатомічні пристосування, що відбулися у тварин для полегшення розмноження

Статеве розмноження починається з поєднання сперматозоїда і яйцеклітини в процесі, який називається заплідненням. Це може відбуватися як всередині (внутрішнє запліднення), так і зовні (зовнішнє запліднення) організму самки. Люди наводять приклад першого, тоді як розмноження морських коней є прикладом останнього.

Зовнішнє запліднення

Зовнішнє запліднення зазвичай відбувається у водному середовищі, де і яйцеклітини, і сперма виділяються у воду. Після того як сперматозоїд досягає яйцеклітини, відбувається запліднення. Більшість зовнішнього запліднення відбувається в процесі нересту, коли одна або кілька самок випускають свої яйцеклітини, а самець (и) виділяють сперму в тій же області одночасно. Вивільнення репродуктивного матеріалу може бути спровоковано температурою води або тривалістю світлового дня. Майже всі риби нерестяться, як і ракоподібні (наприклад, краби та креветки), молюски (наприклад, устриці), кальмари та голкошкірі (наприклад, морські їжаки та морські огірки). \(\PageIndex{1}\)На малюнку зображений нерест лосося в неглибокому потоці. Жаби, як і ті, що зображені на малюнку\(\PageIndex{2}\), також нерестять корали, молюски та морські огірки.

Фото показує багато лосося плавання до дрібної струмка. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Лосось розмножується шляхом нересту. (кредит: Ден Беннетт)

Фото показує в'язку жаб. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Під час статевого розмноження у жаб самець захоплює самку ззаду і зовні запліднює яйцеклітини в міру їх відкладання. (Кредит: «Oakley Оригінали» /Flickr)

Пари риб, які не транслюються нерестами, можуть проявляти залицяння поведінки. Це дозволяє самки вибрати конкретного самця. Тригер вивільнення яйцеклітини та сперми (нерест) змушує яйцеклітину та сперму розміщувати на невеликій ділянці, підвищуючи можливість запліднення.

Зовнішнє запліднення у водному середовищі захищає яйцеклітини від пересихання. Нерест трансляції може призвести до більшої суміші генів у групі, що призводить до більшої генетичної різноманітності та більшої ймовірності виживання видів у ворожому середовищі. Для сидячих водних організмів, таких як губки, нерест трансляції є єдиним механізмом запліднення та колонізації нових середовищ. Наявність заплідненої яйцеклітини і розвивається молодняка у воді дає можливості для хижацтва, що призводить до втрати потомства. Тому мільйони яєць повинні вироблятися особинами, а потомство, вироблене за допомогою цього методу, має швидко дозрівати. Виживаність яєць, отриманих шляхом нересту трансляції, низька.

внутрішнє запліднення

Внутрішнє запліднення відбувається найчастіше у наземних тварин, хоча деякі водні тварини також використовують цей метод. Існує три способи отримання потомства після внутрішнього запліднення. При яйцепарності запліднені яйцеклітини відкладаються поза організмом самки і розвиваються там, отримуючи харчування від жовтка, який входить до складу яйцеклітини. Це відбувається у більшості кістлявих риб, багатьох плазунів, деяких хрящових риб, більшості земноводних, двох ссавців і всіх птахів. Плазуни та комахи виробляють шкірясті ікри, тоді як птахи та черепахи виробляють ікри з високою концентрацією карбонату кальцію в шкаралупі, роблячи їх твердими. Курячі яйця - приклад цього другого типу.

У ововіпаритності запліднені яйцеклітини затримуються у самки, але ембріон отримує своє харчування від жовтка яйцеклітини і молодняк повністю розвиваються, коли вони вилуплюються. Це відбувається у деяких кістлявих риб (наприклад, гуппі Lebistes reticulatus), деяких акул, деяких ящірок, деяких змій (наприклад, змія підв'язки Thamnophis sirtalis), деяких гадюк та деяких безхребетних тварин (наприклад, мадагаскарський шиплячий тарган Gromphadorhina portentosa).

У яскравості молоді розвиваються всередині самки, отримуючи харчування з крові матері через плаценту. Потомство розвивається у самки і народжується живим. Це відбувається у більшості ссавців, деяких хрящових риб, а також у кількох рептилій.

Внутрішнє запліднення має перевагу захисту заплідненої яйцеклітини від зневоднення на суші. Ембріон ізольований всередині самки, що обмежує хижацтво на молодняку. Внутрішнє запліднення підсилює запліднення яйцеклітин конкретним самцем. За допомогою цього методу виробляється менше потомства, але їх приживлюваність вище, ніж при зовнішньому заплідненні.

Еволюція розмноження

Після того, як багатоклітинні організми еволюціонували і розвивали спеціалізовані клітини, деякі також розвивали тканини та органи зі спеціалізованими функціями. Ранній розвиток розмноження відбулося у аннелід. Ці організми виробляють сперму та яйцеклітини з недиференційованих клітин у своїй целомі і зберігають їх у цій порожнині. Коли целом заповнюється, клітини вивільняються через видільний отвір або розщеплюється тіло відкритим. Репродуктивні органи розвивалися з розвитком статевих залоз, які виробляють сперму та яйцеклітини. Ці клітини пройшли мейоз, адаптацію мітозу, який зменшував кількість хромосом у кожній репродуктивній клітині вдвічі, збільшуючи при цьому кількість клітин за допомогою поділу клітин.

Повноцінні репродуктивні системи розвивалися у комах, з окремими статями. Сперма виготовляється в яєчках, а потім подорожує через спіральні трубки до придатка яєчка для зберігання. Яйцеклітини дозрівають в яєчнику. Коли вони звільняються з яєчника, вони відправляються в маткові труби для запліднення. Деякі комахи мають спеціалізований мішок, званий сперматекою, який зберігає сперму для подальшого використання, іноді до року. Запліднення можна приурочити до екологічних або харчових умов, оптимальних для виживання потомства.

Хребетні мають схожі будови, з невеликими відмінностями. Нессавці, такі як птахи та плазуни, мають спільне отвір тіла, зване клоакою, для травної, видільної та репродуктивної систем. Зчеплення між птахами зазвичай передбачає позиціонування отворів клоаки один навпроти одного для передачі сперми. Ссавці мають окремі отвори для систем у самки і матку для підтримки розвивається потомства. Матка має дві камери у видів, які виробляють велику кількість потомства одночасно, тоді як види, що виробляють одне потомство, такі як примати, мають одну матку.

Перенесення сперми від самця до самки при розмноженні варіюється від виділення сперми у водянисте середовище для зовнішнього запліднення, до приєднання клоаки у птахів, до розвитку статевого члена для безпосередньої доставки в піхву самки у ссавців.

Резюме

Статеве розмноження починається з поєднання сперматозоїда і яйцеклітини в процесі, який називається заплідненням. Це може відбуватися як поза тілами, так і всередині самки. Обидва способи мають переваги і недоліки. Після запліднення яйцеклітини можуть розвиватися всередині самки або зовні. Якщо яйцеклітина розвивається поза тілом, вона, як правило, має захисне покриття над ним. Анатомія тварин розвивала різні способи запліднення, утримання або вигнання яйцеклітини. Спосіб запліднення у тварин різниться. Деякі види випускають яйцеклітину і сперму в навколишнє середовище, деякі види утримують яйцеклітину і отримують сперму в жіночий організм, а потім виганяють розвивається ембріон, покритий оболонкою, в той час як ще інші види зберігають потомство, що розвивається протягом періоду вагітності.

Глосарій

клоака: загальне відкриття тіла для травної, видільної та репродуктивної систем, виявлених у нессавців, таких як птахи

зовнішнє запліднення: запліднення яйцеклітини спермою поза тілом тварини, часто під час нересту

внутрішнє запліднення: запліднення яйцеклітини сперматозоїдом всередині тіла самки

яйцепарність: процес, за допомогою якого запліднені яйцеклітини відкладаються поза організмом самки і розвиваються там, отримуючи харчування від жовтка, який входить до складу яйцеклітини

овові паритетність: процес, за допомогою якого запліднені яйцеклітини зберігаються всередині самки; ембріон отримує своє харчування від жовтка яйцеклітини, а молоді повністю розвиваються, коли вони вилуплюються

сперматека: спеціалізований мішок, який зберігає сперму для подальшого використання

яскравість: процес, при якому молоді розвиваються всередині самки, отримуючи харчування з крові матері через плаценту