11 класс читать учебник: Биология Базовый уровень Пасечник параграф 1 Организменный уровень: общая характеристика. Размножение организмов. Страницы 6-14. Цитаты из учебного пособия «Биология : 11-й класс : базовый уровень : учебник / В. В. Пасечник, А. А. Каменский, А. М. Рубцов [и др.] ; под ред. В. В. Пасечника. — Москва : Просвещение» использованы в учебных целях для семейного и домашнего обучения, а также для дистанционного обучения в период невозможности посещения образовательного учреждения. Код материалов: Биология Пасечник Учебник §1.
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ учебника
Биология (УМК Пасечник)
§ 1. Организменный уровень: общая характеристика. Размножение организмов
Вспомните:
1. Что такое размножение?
2. Как размножаются бактерии, грибы, растения и животные?
3. Какой процесс лежит в основе размножения у организмов, имеющих клеточное строение?
4. Чем половые клетки отличаются от соматических?
Организменный уровень: общая характеристика.
На организменном уровне в биологии особь изучается как единая система со свойственными ей механизмами согласованного функционирования структурных компонентов в процессе осуществления жизнедеятельности. Так качестве объекта исследования могут выступать либо одноклеточные организмы, то и изучаемые структуры, как в данном случае в многоклеточные, либо обеспечивающие жизнедеятельность организма, могут быть разные (рис. 1).
Особенности строения и жизнедеятельности одноклеточных живых существ во многом могут быть рассмотрены с позиций клеточного уровня организации живого, поскольку именно клетка является основным структурным компонентом любого организма. Из клеток, в свою очередь, состоят ткани и органы многоклеточных животных, грибов и растений, особенности анатомического и морфологического строения которых, а также процессы их жизнедеятельности и многообразие были детально рассмотрены в курсе биологии в средней школе.
Давайте попробуем обобщить имеющиеся у вас представления об основных процессах жизнедеятельности, протекающих на организменном уровне. Особое внимание следует уделить процессам размножения и развития, а также основным закономерностям, связанным с наследованием признаков и их изменчивостью.
Способы размножения.
Размножение обеспечивает непрерывность существования организмов и преемственности жизни. Разные способы размножения подразделяются на два основных типа: бесполое и половое. Для организмов, обладающих клеточным строением, в основе всех форм размножения лежит деление клетки.
✅ Размножение — это способность живых организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающая непрерывность и преемственность жизни.
Древнейшим способом размножения на нашей планете было бесполое размножение, которое мы и сейчас можем наблюдать у бактерий (рис. 2). Главная особенность такого размножения заключается в том, что в этом процессе участвует только одна особь и размножение происходит за счёт соматических клеток, т. е. клеток её тела.
В бесполом размножении может участвовать одна клетка — таковы, например, деление амёбы надвое, множественное деление клетки возбудителя малярии (споровика малярийного плазмодия) или образование спор у растений. Но иногда бесполое размножение осуществляется за счёт деления группы клеток многоклеточного организма. К такой разновидности бесполого размножения можно отнести размножение растений (рис. 3) вегетативными органами (клубнем, луковицей, корневищем), делением тела на фрагменты (водоросль спирогира) или почкование некоторых животных (гидра).
Половое размножение.
Хотя у разных систематических групп организмов половое размножение имеет свои особенности, его главным свойством является то, что во время полового процесса происходит объединение генетического материала от двух родительских организмов. В результате этого у потомков можно наблюдать комбинации свойств, отсутствующие у родительских форм. При половом процессе происходит слияние двух специализированных клеток — гамет. Эти клетки, как правило, содержат одинарный (n, т. е. гаплоидный) набор хромосом, а после слияния их ядер восстанавливается двойной (2n, т. е. диплоидный) набор хромосом, характерный для соматических клеток организма.
Гаметы формируются в особых органах мужской и женской особей. Например, у самцов животных половые клетки формируются в семенниках, а у самок — в яичниках. Среди примитивных животных достаточно много видов, особи которых являются гермафродитами, т. е. у них в равной степени развиты и мужские, и женские половые системы. Гермафродиты широко представлены в таких группах, как кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, брюхоногие моллюски, хотя среди таковых, конечно же, имеются и раздельнополые виды.
А вот у более продвинутых животных, например насекомых, головоногих моллюсков и позвоночных, гермафродитизм уже крайне редок. Но почему? Скорее всего потому, что, когда организм содержит две половые системы, которые не добывают энергию, а лишь потребляют её (причём в больших количествах), он не может развивать никакие другие системы органов, в том числе и нервную, от которой зависит сложность поведения. Возможно, именно поэтому те животные, которые пошли по пути развития нервной системы, «предпочли» раздельнополость гермафродитизму.
Значение разных видов размножения.
Бесполое размножение имеет ряд преимуществ перед половым. Для его осуществления требуется меньше временных и энергетических затрат: оно не требует поиска полового партнёра и позволяет быстро увеличить численность особей данного вида в благоприятных условиях. Однако, как правило, при этом все потомки, развившиеся из клеток материнской особи, будут одинаковы по своему генетическому аппарату, т. е. генетическое разнообразие в данном случае практически исключено. Всё это очень тормозит эволюционный процесс — хотя очень важно для человеческой деятельности, в частности для практических нужд сельского хозяйства.
А вот при половом размножении каждое следующее поколение сочетает в себе признаки и отцовской, и материнской линий, что приводит к увеличению многообразия и устойчивости к неблагоприятным воздействиям. По этой причине подавляющее число видов живых существ, обитающих на Земле, постоянно или периодически размножаются половым способом.
⚠ ОСОБЬ • БЕСПОЛОЕ И ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ • ГАПЛОИДНЫЙ И ДИПЛОИДНЫЙ НАБОР ХРОМОСОМ • ГАМЕТЫ • ГЕРМАФРОДИТИЗМ
ПОДУМАЙТЕ
1. Почему бесполое размножение, требующее меньших временных и энергетических затрат, не смогло вытеснить половое в процессе эволюции?
2. Какие направления биологической науки занимаются изучением процессов размножения и развития организмов?
Моя лаборатория
Тренируемся
- Какие виды размножения вам известны? Приведите примеры организмов, использующих разные формы размножения.
- В чём особенность и биологический смысл гермафродитизма? Можно ли считать этот способ размножения успешным? Почему у млекопитающих гермафродиты встречаются крайне редко?
- Приведите примеры растений, способных размножаться вегетативно: луковицами, корневищем, клубнем, черенком стебля.
- Высшие растения используют споры для бесполого размножения. А для чего необходимы споры бактериям?
Совершенствуемся
- Рассмотрите обе гипотезы о возникновении полового размножения, представленные ниже, и выскажите мнение, какая из них, на ваш взгляд, более реалистична. Свой ответ обоснуйте.
По мнению учёных, половой процесс появился около 1,2 млрд лет назад. Но как он возник? По одной из теорий одна клетка могла съесть другую, но не переварила её гены, т. е. ДНК, а встроила эту ДНК в свой генетический аппарат. Если это дало «каннибалу» какие-то преимущества, то его потомки также стали встраивать в свой геном ДНК себе подобных.
Согласно другой гипотезе на ранних стадиях эволюции во время полового процесса две особи обменивались генетическим материалом, как это происходит сейчас у инфузории-туфельки. Количество особей при этом не увеличивается, но каждый участник данного процесса получил от партнёра новые гены.
Обмениваясь участками ДНК, бактерии «научились» передавать друг другу устойчивость к различным внешним воздействиям. Кстати, они и сейчас часто это делают — например, передают друг другу гены устойчивости к антибиотикам. Поэтому в настоящее время многие прежде надёжные лекарства стали бесполезными.
- Предложите схему, отражающую способы размножения. Проиллюстрируйте её примерами. Задание также можно выполнить в форме презентации.
Это интересно
Способы бесполого размножения. Размножение делением. Основной способ бесполого размножения у одноклеточных организмов — это деление родительской клетки. Таким путём размножаются бактерии, одноклеточные водоросли и многие простейшие, образуя две клетки из одной исходной (вспомните: какие типы деления клетки вам известны?). Некоторые многоклеточные организмы могут размножаться делением тела (фрагментацией) на несколько частей, причём из каждой части вырастает полноценный организм, во всём сходный с родительской особью (плоские и кольчатые черви, иглокожие).
Размножение спорами. Большинство растений способно к бесполому размножению спорами (рис. 4). Споры растений отличаются по строению и выполняемым функциям от спор бактерий, которые, как правило, используют их для собственного сохранения в неблагоприятных условиях. У растений споры — это клетки, содержащие одинарный (гаплоидный) набор хромосом и имеющие специальные защитные оболочки. Учитывая это обстоятельство, можно утверждать, что дочерние особи, развивающиеся из спор, не являются полной генетической копией материнского организма. Например, у мхов споры созревают в особых коробочках на верхушках женских растений, а у папоротника — на обратной стороне листьев.
Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор также свойственно различным грибам и водорослям. Во многих случаях их споры образуются путём митоза в огромных количествах. При прорастании в благоприятных условиях они полностью воспроизводят материнский организм и сами приступают к размножению. Например, интенсивное развитие из спор злостного вредителя паслёновых растений, фитофторы, способно в кратчайшие сроки полностью погубить урожай томатов, а также картофеля в овощных хозяйствах или на приусадебном участке садовода-любителя.
Размножение почкованием. Этот способ бесполого размножения характерен для многих грибов (дрожжи), печёночных мхов и даже для многоклеточных животных (губки, кишечнополостные, некоторые черви и др.). Во время почкования на теле родительского организма образуется утолщение, которое постепенно превращается в полноценную дочернюю особь (рис. 5).
Обычно такой способ размножения осуществляется при благоприятных условиях обитания. Например, дрожжи в таких условиях способны образовывать огромные колонии, которые осуществляют интенсивное брожение. Человек использует это свойство дрожжей в различных биотехнологических процессах (хлебопечение, виноделие и т. п.).
Вегетативное размножение. При таком способе размножения дочерний организм развивается из какого-либо вегетативного органа или даже его части. У водорослей и грибов такое размножение происходит путём отделения неспециализированных участков тела (таллома) или посредством образования специализированных участков (выводковые почки и др.). Но особенно часто этот способ встречается у растений, имеющих вегетативные органы (см. рис. 6).
Вегетативное размножение может осуществляться посредством побега или его производных: отводков (смородина), черенков (тополь), усов (земляника), клубней (картофель), корневищ (ирис), луковиц (лук, чеснок, тюльпан). Возможно также вегетативное размножение при помощи корней (малина, слива) и корнеклубней (георгин).
Бесполое размножение встречается даже у высших животных. Например, своеобразной разновидностью такого размножения можно считать образование у человека однояйцевых близнецов при разделении одной оплодотворённой яйцеклетки. А для некоторых американских броненосцев (сем. Dasypodidae) подобное деление зиготы, получившее название «полиэмбриония», является нормальным физиологическим процессом. Как правило, самки девятипоясных броненосцев (род Dasypus, рис. 7) рождают четырёх детенышей одного пола, которые развиваются из одной оплодотворённой яйцеклетки.
Считается, что половое размножение появилось позже, чем бесполое. Самые древние следы полового процесса были обнаружены в 2000 г. в протерозойских отложениях, чей возраст составляет 1,2 млрд лет. Это были гаметы красной водоросли Bangiomorpha pubescens. Данная водоросль считается первым организмом, для которого доказано наличие полового размножения. Следы же бесполого размножения найдены в породах, образовавшихся 3,8 млрд лет назад, т. е. этот процесс старше полового на 2,6 млрд лет.
Вы смотрели: учебник по биология Базовый уровень 11 класс. Цитаты из учебного пособия использованы в учебных целях для семейного и домашнего обучения. Код материалов: Биология Пасечник Учебник §1.
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ учебника
