18.1: Як розмножуються тварини

Деякі тварини дають потомство шляхом безстатевого розмноження, тоді як інші тварини дають потомство шляхом статевого розмноження. Обидва способи мають переваги і недоліки. Безстатеве розмноження дає потомство, генетично ідентичне батькові, оскільки потомство є клонами первісного батька. Одна особина може виробляти потомство безстатевим шляхом, і велика кількість потомства може бути отримана швидко; це дві переваги, які мають безстатево розмножуються організми над організмами, що розмножуються статевим шляхом. У стабільному або передбачуваному середовищі безстатеве розмноження є ефективним засобом розмноження, оскільки все потомство буде адаптоване до цього середовища. У нестабільному або непередбачуваному середовищі види, які розмножуються безстатевим шляхом, можуть опинитися в невигідному стані, оскільки все потомство генетично ідентичне і може бути не пристосоване до різних умов.

Під час статевого розмноження генетичний матеріал двох особин об'єднується для отримання генетично різноманітного потомства, що відрізняється від батьків. Вважається, що генетичне різноманіття потомства, що виробляється статевим шляхом, надає сексуально відтворюваним особам більшу придатність, оскільки більше їх потомства може вижити та розмножуватися в непередбачуваному або мінливому середовищі. Види, які розмножуються статевим шляхом (і мають окремі статі), повинні підтримувати два різних типи особин, самців і самок. Тільки половина популяції (самки) може дати потомство, тому менше потомства буде вироблено, якщо порівнювати з безстатевим розмноженням. Це недолік статевого розмноження в порівнянні з безстатевим розмноженням.

безстатеве розмноження

Безстатеве розмноження відбувається у прокаріотичних мікроорганізмів (бактерії і археї) і у багатьох еукаріотичних, одноклітинних і багатоклітинних організмів. Існує кілька способів розмноження тварин безстатевим шляхом, деталі яких різняться серед окремих видів.

Розділення

Розподіл, яке також називають бінарним поділом, відбувається у деяких безхребетних, багатоклітинних організмів. Він в деякому роді аналогічний процесу бінарного поділу одноклітинних прокаріотичних організмів. Термін поділ застосовується до випадків, коли організм, здається, розщеплюється на дві частини і, якщо необхідно, регенерує відсутні частини кожного нового організму. Наприклад, види тюрбелярних плоских черв'яків, які зазвичай називають планарії, такі як Dugesia dorotocephala, здатні розділяти свої тіла на голови та хвоста області, а потім регенерувати відсутню половину в кожному з двох нових організмів. Морські анемони (Cnidaria), такі як види роду Anthopleura (рис. \(\PageIndex{1}\)), Поділяться по орально-аборальної осі, а морські огірки (Echinodermata) роду Holothuria, поділяться на дві половини поперек орально-аборальної осі і регенерують іншу половину в кожній з отримані особини.

Малюнок \(\PageIndex{1}\): Анемона морська Anthopleura artemisia може розмножуватися шляхом ділення.

Бутонізація

Бутонізація - це форма безстатевого розмноження, яка виникає в результаті відростання частини тіла, що призводить до відділення «бутона» від початкового організму і утворення двох особин, одна менша за іншу. Брунькування часто зустрічається у деяких безхребетних тварин, таких як гідра та корали. У гідри утворюється бутон, який розвивається в дорослу особину і відривається від основного тіла (рис. \(\PageIndex{2}\)).

Малюнок \(\PageIndex{2}\): (а) Гідра розмножується безстатевим шляхом шляхом бутонізації: на трубчастому тілі дорослої гідри утворюється бутон, розвиває рот і щупальця, а потім від'єднується від свого батька. Нова гідра повністю розвинена і знайде власне місце для кріплення. (b) Деякі корали, такі як Lophelia pertusa , показані тут, можуть розмножуватися через брунькування. (Кредит b: модифікація роботи Еда Боулбі, Ноаа/NMS Олімпійського узбережжя; NOAA/OAR/Офіс дослідження океану)

ПОНЯТТЯ В ДІЇ

Перегляньте це відео , щоб побачити бутонізацію гідри.

Фрагментація

Фрагментація - це розбиття особини на частини з подальшою регенерацією. Якщо тварина здатна до роздробленості, а частини досить великі, з кожної частини відросте окрема особина. Фрагментація може статися через випадкове пошкодження, пошкодження від хижаків або як природну форму розмноження. Розмноження за допомогою фрагментації спостерігається у губок, деяких кнідаріїв, турбелярій, голкошкірих, кільчастих. У деяких морських зірок нова особина може регенеруватися з зламаної руки і шматка центрального диска. Ця морська зірка (Малюнок \(\PageIndex{3}\)) знаходиться в процесі вирощування повної морської зірки з руки, яка була відрізана. Відомо, що працівники рибальства намагаються вбити морських зірок, поїдаючи їх молюсків або устриць, розрізаючи їх навпіл і кидаючи назад в океан. На жаль для робітників, ці дві частини можуть регенерувати нову половину, в результаті чого вдвічі більше морських зірок полюють на устриць і молюсків.

Малюнок \(\PageIndex{3}\): (а) Linckia multifora - вид морської зірки, який може розмножуватися безстатевим шляхом шляхом фрагментації. У цьому процесі (b) рука, яка була пролита, переростає в нову морську зірку. (кредит: модифікація роботи Дуейн Медоус, NOAA/NMFS/OPR)

Партеногенез

Партеногенез - це форма безстатевого розмноження, при якій яйцеклітина розвивається в особину без запліднення. Отримане потомство може бути як гаплоїдним, так і диплоїдним, в залежності від процесу у виду. Партеногенез зустрічається у безхребетних, таких як водяні блохи, коловертки, попелиці, палиці та мурахи, оси та бджоли. Мурахи, бджоли та оси використовують партеногенез для отримання гаплоїдних самців (трутнів). Диплоїдні самки (робочі та королеви) є результатом заплідненої яйцеклітини.

Деякі хребетні тварини - такі як певні плазуни, земноводні та риби - також розмножуються через партеногенез. Партеногенез спостерігався у видів, у яких статі були розділені в наземних або морських зоопарках. Дві жінки-дракони Комодо, акула-молот і чорна акула виробили партеногенних молодих, коли самки були ізольовані від самців. Цілком можливо, що спостерігається безстатеве розмноження відбувалося у відповідь на незвичайні обставини і, як правило, не відбувалося б.

Статеве розмноження

Статеве розмноження - це поєднання репродуктивних клітин від двох особин для формування генетично унікального потомства. Характер особин, які виробляють два види гамет, може змінюватися, маючи, наприклад, окремі статі або обидві статі у кожної людини. Визначення статі, механізм, що визначає, в яку стать розвивається індивід, також може змінюватися.

Гермафродитизм

Гермафродитизм зустрічається у тварин, у яких одна особина має як чоловічу, так і жіночу репродуктивну системи. Безхребетні, такі як дощові черв'яки, слимаки, стрічкові черв'яки та равлики (рис. \(\PageIndex{4}\)), Часто гермафродитні. Гермафродити можуть самозапліднюватися, але, як правило, вони спаровуються з іншим своїм видом, запліднюючи один одного і обидва виробляють потомство. Самозапліднення частіше зустрічається у тварин, які мають обмежену рухливість або не рухливі, таких як молюски та молюски. Багато видів мають специфічні механізми для запобігання самозапліднення, оскільки це крайня форма інбридингу і зазвичай дає менш придатне потомство.

Малюнок \(\PageIndex{4}\): Багато (а) равлики є гермафродитами. Коли дві особини (б) спаровуються, вони можуть виробляти до 100 яєць кожна. (кредит a: модифікація роботи Ассафа Штільмана; кредит b: модифікація твору «Скрістія» /Flickr)

Визначення статі

Стать ссавців визначається генетично поєднанням X і Y хромосом. Особи, гомозиготні для X (XX) - жіночі, а гетерозиготні особини (XY) - чоловічі. У ссавців наявність Y-хромосоми викликає розвиток чоловічих характеристик, а її відсутність призводить до жіночих характеристик. Система XY також зустрічається у деяких комах і рослин.

Визначення статі птахів залежить від поєднання Z і W хромосом. Гомозиготний для Z (ZZ) призводить до самця, а гетерозиготний (ZW) призводить до самки. Зауважте, що ця система протилежна системі ссавців, оскільки у птахів самка - це стать з різними статевими хромосомами. W, як видається, є важливим у визначенні статі особини, подібно до Y-хромосоми у ссавців. Деякі риби, ракоподібні, комахи (наприклад, метелики і молі), рептилії використовують систему ZW.

Більш складні хромосомні системи визначення статі також існують. Наприклад, деякі риби-мечоносці мають три статеві хромосоми в популяції.

Стать деяких інших видів визначається не хромосомами, а якимось аспектом навколишнього середовища. Наприклад, визначення статі у алігаторів, деяких черепах та туатар залежить від температури протягом середньої третини розвитку яєць. Це називається екологічним визначенням статі, а точніше, визначенням статі, залежним від температури. У багатьох черепах більш прохолодні температури під час інкубації яєць виробляють самців, а теплі температури виробляють самок, тоді як у багатьох інших видів черепах зворотне вірно. У деяких крокодилів та деяких черепах помірні температури виробляють самців, а теплі та прохолодні температури виробляють самок.

Особи деяких видів змінюють стать протягом свого життя, перемикаючись з одного на інший. Якщо особина є першою жінкою, її називають протогінія або «перша самка», якщо вона спочатку чоловіча, її називають протандрією або «першим самцем». Устриці народжуються самцями, збільшуються в розмірах, стають жіночими і відкладають ікру. Губи, сімейство рифових риб, є послідовними гермафродитами. Деякі з цих видів живуть в тісно узгоджених зграях з домінантним самцем і великою кількістю більш дрібних самок. Якщо самець гине, самка збільшується в розмірах, змінює стать і стає новим домінантним самцем.

Запліднення

Злиття сперматозоїда і яйцеклітини - це процес, який називається заплідненням. Це може відбуватися як всередині (внутрішнє запліднення), так і зовні (зовнішнє запліднення) тіла самки. Люди наводять приклад першого, тоді як розмноження жаби 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 під час нересту, коли одна або кілька самок випускають свої яйцеклітини, а самець (и) одночасно вивільняє сперму в тій же області. Нерест може бути викликаний сигналами навколишнього середовища, такими як температура води або довжина світлового дня. Майже вся риба нереститься, як і ракоподібні (наприклад, краби та креветки), молюски (наприклад, устриці), кальмари та голкошкірі (наприклад, морські їжаки та морські огірки). Жаби, корали, молюски, морські огірки також нерестяться (рис. \(\PageIndex{5}\)).

Малюнок \(\PageIndex{5}\): Під час статевого розмноження у жаб самець захоплює самку ззаду і зовні запліднює яйцеклітини в міру їх відкладення. (кредит: Берні Коль)

Внутрішнє запліднення

Внутрішнє запліднення відбувається найчастіше у наземних тварин, хоча деякі водні тварини також використовують цей метод. Внутрішнє запліднення може відбутися самцем, безпосередньо відкладаючи сперму у самки під час спарювання. Це також може статися через те, що чоловік відкладає сперму в навколишньому середовищі, як правило, в захисній структурі, яку самка підбирає, щоб відкласти сперму в її репродуктивному тракті. Існує три способи отримання потомства після внутрішнього запліднення. У яйцепасті запліднені яйцеклітини відкладаються поза тілом самки і розвиваються там, отримуючи харчування з жовтка, який входить до складу яйцеклітини (рис. \(\PageIndex{6}\)А). Це трапляється у деяких кісткових риб, деяких рептилій, кількох хрящових риб, деяких земноводних, кількох ссавців та всіх птахів. Більшість непташиних рептилій і комах виробляють шкірясті ікри, в той час як птахи і деякі черепахи виробляють ікру з високою концентрацією карбонату кальцію в шкаралупі, що робить їх твердими. Яйця курячі - приклад твердої шкаралупи. Яйця несучих ссавців, таких як качконіс і єхидна, шкірясті.

У овіпаритет запліднені яйцеклітини затримуються у самки, а ембріон отримує своє харчування з жовтка яйцеклітини. Яйця зберігаються в тілі самки, поки вони не вилупляться всередині неї, або вона відкладає ікру прямо перед тим, як вони вилупляться. Цей процес допомагає захистити ікру до вилуплення. Це трапляється у деяких кісткових риб (наприклад, platyfish Xiphophorus maculatus, рис. \(\PageIndex{6}\)b ), деяких акул, ящірок, деяких змій (підв'язка змія Thamnophis sirtalis ), деяких гадюк та деяких безхребетних тварин (Мадагаскарський шиплячий тарган Gromphadorhina портентоза).

У жвавості дитинчата народжуються живими. Вони отримують своє харчування від самки і народжуються в різних станах зрілості. Це зустрічається у більшості ссавців ( \(\PageIndex{6}\)рис. В), деяких хрящових риб, небагатьох рептилій.

Малюнок \(\PageIndex{6}\): У (а) яйцепарності молоді особини розвиваються в яйцях поза жіночим тілом, так як з цими вилуплюються жуки Harmonia axydridis . Деякі водні тварини, як ця (b) вагітна Xiphophorus maculatus , є ововіпарними, причому яйце розвивається всередині самки, а харчування постачається переважно з жовтка. У ссавців харчування підтримується плацентою, як це було у випадку з цією (с) новонародженої білки. (кредит b: модифікація роботи Gourami Watcher; кредит c: модифікація роботи «AudreyJM529"/Flickr)

Підсумок розділу

Розмноження може бути безстатевим, коли одна особина виробляє генетично ідентичне потомство, або статевим, коли генетичний матеріал двох особин об'єднується для отримання генетично різноманітного потомства. Безстатеве розмноження у тварин відбувається шляхом ділення, брунькування, фрагментації та партеногенезу. Статеве розмноження може передбачати запліднення всередині організму або в зовнішньому середовищі. Вид може мати окремі статі або комбіновані статі; коли статі поєднуються, вони можуть бути виражені в різний час життєвого циклу. Стать індивіда може визначатися різними хромосомними системами або факторами навколишнього середовища, такими як температура.

Статеве розмноження починається з поєднання сперматозоїда і яйцеклітини в процесі, званому заплідненням. Це може відбуватися як поза тілами, так і всередині самки. Спосіб запліднення різниться у тварин. Деякі види випускають яйцеклітину і сперму в навколишнє середовище, деякі види зберігають яйцеклітину і отримують сперму в жіночий організм, а потім виганяють розвивається ембріон, покритий оболонкою, в той час як ще інші види зберігають розвивається потомство протягом усього терміну вагітності.

Глосарій

безстатеве розмноження

механізм, який виробляє потомство, які генетично ідентичні батькові

брунькування

форма безстатевого розмноження, що є результатом виростання частини організму, що призводить до відділення від оригінальної тварини на дві особи

зовнішнє запліднення

запліднення яйцеклітин спермою поза тілом тварини, часто під час нересту

поділ

(також бінарне ділення) форма безстатевого розмноження, при якій організм розпадається на два окремих організми або дві частини, які регенерують відсутні частини тіла

фрагментації

розбиття організму на частини і зростання окремої особини з кожної частини

гермафродитизм

стан наявності чоловічих і жіночих репродуктивних структур в межах однієї людини

внутрішнє запліднення

запліднення яйцеклітин спермою всередині тіла самки

яйцездатність

процес, за допомогою якого запліднені яйцеклітини відкладаються за межами жіночого тіла і розвиватися там, отримуючи харчування з жовтка, що є частиною яйцеклітини

ововіпаритет

процес, за допомогою якого запліднені яйцеклітини зберігаються в межах самки; ембріон отримує своє харчування з жовтка яйцеклітини, і молоді повністю розвинені, коли вони вилупилися

партеногенез

форма безстатевого розмноження, в якому яйце розвивається в повний індивідуума без запліднення

визначення статі

механізм, за допомогою якого спочатку встановлюється стать особин в сексуально розмножуються організмах

статеве розмноження

форма репродукції, в якій клітини, що містять генетичний матеріал від двох осіб поєднує в собі виробляти генетично унікальні потомство

жвавість

процес, в якому молоді розвиваються в межах жінки і народжуються в nonembryonial стані

Автори та атрибуції

• Template:ContribOpenStaxConcepts