§ 40. Оплодотворение

1, 2. Что такое осеменение? Каково его значение в размножении животных? Какие типы осеменения существуют? В чем их преимущества и недостатки?

Осеменение — процесс, обеспечивающий встречу мужских и женских половых клеток у животных. Различают два типа осеменения: наружное и внутреннее.
При наружном осеменении, характерном для водных животных, сперматозоиды и яйцеклетки выделяются в воду, где и происходит их слияние (оплодотворение). Для такого типа осеменения необходимо большое количество гамет, так как значительная их часть гибнет по различным причинам.

Внутреннее осеменение характерно для обитателей суши, где отсутствуют условия для сохранения и встречи гамет во внешней среде. При таком типе осеменения сперматозоиды вводятся в половые пути самки. Внутреннее осеменение характерно для всех наземных позвоночных (рептилий, птиц, млекопитающих).

3,4. Проведите сравнительный анализ процесса формирования половых клеток у животных и растений. В чем выражаются сходство и различие этих процессов? Что представляют собой мужской и женский гаметофиты цветковых растений? Как осуществляется процесс их образования?

Половые клетки животных формируются путем мейоза в половых органах: сперматозоиды — в семенниках, яйцеклетки — в яичниках.
У растений половым органом является цветок.
Мужской гаметофит — пыльцевое зерно — формируется в пыльнике (спорангии) тычинок из материнской диплоидной клетки микроспор, претерпевающей мейоз. В результате образуются четыре гаплоидные микроспоры. Ядро микроспоры делится митозом и образуются два ядра — вегетативное и генеративное. Позднее генеративное ядро еще раз поделится митозом. Итогом этих преобразований микроспоры является формирование пыльцевого зерна с тремя клетками: одной вегетативной и двумя спермиями. Увеличившаяся в размерах микроспора покрывается еще одной наружной оболочкой. В результате формируется пыльцевое зерно — мужской гаметофит.
Образование женского гаметофита происходит в семязачатке, находящемся внутри завязи пестика. Семязачаток — это видоизмененный макроспорангий, защищенный покровами со всех сторон, кроме узкого канала — пыльцевхода. В семязачатке одна диплоидная клетка делится мейозом с образованием четырех гаплоидных макроспор, из которых три погибают, а ядро в оставшейся трижды делится митозом. Увеличившаяся в размерах клетка с восемью дочерними ядрами, расположенными двумя равными группами на полюсах, представляет собой женский гаметофит. По одному ядру от каждого полюса движутся к центру, где сливаются в диплоидное ядро центральной клетки. На ближайшем к пыльцевходу полюсе формируются три клетки: средняя яйцеклетка и две боковые — синергиды. На противоположном полюсе зародышевого мешка расположены три клетки — антиподы.

Гаметы как животных, так и растений — гаплоидные, в этом их сходство. Однако гаметы животных образуются мейозом, а растений — митозом.

5. Что такое оплодотворение? Каково его биологическое значение?

Оплодотворение — это слияние женской и мужской гамете образованием диплоидной зиготы. В ядре зиготы все хромосомы становятся парными. В каждой паре гомологичных хромосом одна — отцовская, другая — материнская. Таким образом, оплодотворение приводит к восстановлению диплоидного хромосомного набора клетки и сочетанию в зиготе признаков отцовского и материнского организмов.

6. Предложите гипотезы относительно того, почему у ряда видов животных появился такой процесс, как партеногенез. Какую роль он играет у животных, развивающихся партеногенетически?

Партеногенез — разновидность полового размножения, при котором развитие организма происходит из неоплодотворенной яйцеклетки. Преимуществом партеногенеза является отсутствие необходимости поиска полового партнера. При диплоидном партеногенезе, при котором партеногенетические самки дают поколение также партеногенетических самок, можно поддерживать высокую численность особей, что важно для выживания вида в условиях сильного истребления (например, планктонных дафний мальками рыб).