§ 39. Организменный уровень: общая характеристика. Размножение организмов
Подробное решение параграф § 39 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов A.M. Углубленный уровень 2019
Вопрос 1. Что такое размножение?
Размножение — процесс воспроизведения себе подобных, приводящий к увеличению численности вида.
Вопрос 2. Как размножаются бактерии, грибы, растения и животные?
Бактерии размножаются делением.
Грибы размножаются вегетативным (частями гриба, почкованием), бесполым (спорами) и половым путем.
Водоросли размножаются делением (одноклеточные) вегетативным (частями слоевища, почкованием), бесполым (спорами) и половым путем.
Растения размножаются как бесполым, так и половым способами.
Основная часть животных размножается половым путем. Но есть животные, например, морские губки, которые могут размножаться и бесполым (вегетативным) путем.
Вопрос 3. Какой процесс лежит в основе размножения у организмов, имеющих клеточное строение?
Для организмов, обладающих клеточным строением, в основе размножения лежит процесс деления клетки.
Вопрос 4. Чем половые клетки отличаются от соматических?
Половые клетки существенно отличаются от соматических клеток:
1) в половых клетках гаплоидный набор хромосом, в соматических — диплоидный.
2) в половых клетках ядерно — цитоплазматическое соотношение разное: в сперматозоидах оно высокое, в яйцеклетке — низкое.
3) половые клетки приспособлены к движению (сперматозоиды) и запасу питательных веществ для зародыша (яйцеклетка).
4) форма и размеры половых клеток иные, чем соматических.
5) половые клетки отличаются низким уровнем обменных процессов.
6) строением клеток.
7) половые клетки имеют специальные приспособления для выполнения своих специфических функций:
а) сперматозоиды — акрасому (видоизмененный пластинчатый комплекс) для проникновения через оболочки яйцеклетки и двигательный аппарат (хвостик, центриоли и митохондрии);
б) яйцеклетки — I и II оболочки, желток (трофические включения).
8) для половых клеток характерно сложное, стадийное развитие; при этом имеет место особый способ деления — мейоз.
Вопрос 5. Какие виды размножения вам известны? Приведите примеры организмов, использующих разные виды размножения.
Вопрос 6. В чём особенность и биологический смысл гермафродитизма? Можно ли считать этот способ размножения успешным? Почему у млекопитающих гермафродиты встречаются крайне редко?
Особенность гермафродитизма состоит в том, что у особи в равной степени развиты и мужские, и женские половые системы.
Биологический смысл гермафродитизма заключается в повышении вероятности оставить потомков, уменьшаются затраты энергии на поиски партнера для размножения.
Этот способ размножения можно считать успешным, т.к. он распространен в природе достаточно широко — как в растительном мире (в этом случае обычно используются термины однодомность или многодомность), так и среди животных. Большая часть высших растений являются гермафродитами, у животных гермафродитизм распространён, прежде всего, среди беспозвоночных — ряда кишечнополостных, подавляющего большинства плоских, некоторых кольчатых и круглых червей, моллюсков, ракообразных (в частности, большинства видов усоногих раков) и насекомых (кокциды).
У млекопитающих это явление вообще считается патологией и встречается крайне редко. Скорее всего, из — за того, что гермафродитизм (при условии осуществления самооплодотворения) имеет существенный проигрыш перед раздельнополостью — у потомства не происходит обновления наследственной информации, появления новых сочетаний признаков по сравнению с материнским организмом (так как гаметы — и мужские, и женские — образуются в одном и том же организме). В результате не увеличивается разнообразие внутри вида, столь необходимое для выживания вида в меняющихся условиях среды. При естественном отборе в изменение внешних условий они не смогут приспособится и вымрут.
Многие организмы имеют приспособления, препятствующие самооплодотворению (генетическая несовместимость половых клеток от одного организма, образование мужских и женских гамет в разное время).
Вопрос 7. Приведите примеры растений, способных размножаться вегетативно: луковицами, корневищем, клубнем, черенком стебля.
— луковицей (тюльпан, чеснок, лук, нарциссы, лилия, галантус, сцилла, гиацинт, мускари и др.).
— корневищем (ландыш, пырей, черника, ирисы, пионы, солидаго, канны, мята, папоротник, пион и др.).
— клубнями (картофель, топинамбур).
— стеблевыми черенками (бегония, ива, роза, крыжовник, виноград, драцена, смородина, традесканция и др.).
Вопрос 8. Высшие растения используют споры для бесполого размножения. А для чего необходимы споры бактериям?
Функции спор бактерий: защита и сохранение бактерии в неблагоприятных условиях; расселение бактерии.
Споры у бактерий не служат для размножения!
Вопрос 9. 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.
Я склоняюсь больше ко второй гипотезе. Две инфузории временно соединяются ротовыми аппаратами, и между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому происходит обмен ядерным материалом. Этому обмену предшествует мейотическое деление ядра (микронуклеуса). По завершении обмена клетки расходятся и затем размножаются путем деления (митоза). Т.е. появляется мейоз, а затем могли развиться и другие направления полового размножения. Первое направление — переход от формирования одинаковых гамет (изогамия) к формированию разных гамет (гетерогамия). Второе направление эволюции — специализация клеток многоклеточного тела, с тем чтобы одни клетки выполняли только вегетативные функции, а другие — только репродуктивные. Третье направление развития привело к дифференциации полов.
Вопрос 10. Предложите схему, отражающую способы размножения. Проиллюстрируйте её примерами. Задание также можно выполнить в форме презентации.
Вопрос 11. Почему бесполое размножение, требующее меньших временных и энергетических затрат, не смогло вытеснить половое в процессе эволюции?
Потому что половое размножение создает более сильное, более жизненное потомство, чем потомство, получаемое от бесполого размножения. И они существуют одновременно, иногда дополняя друг друга.
Вопрос 12. Какие направления биологической науки занимаются изучением процессов размножения и развития организмов?
Эмбриология, селекция, генетика, биология индивидуального развития, в некотором смысле анатомия.