Біологія. 11 клас. Балан

Дорогі одинадцятикласники!

Минулого року ви ознайомилися з молекулярним, клітинним і організмовим рівнями організації живої матерії, дізналися про хімічний склад і будову клітин, основні процеси пластичного та енергетичного обмінів, особливості будови багатоклітинних організмів, механізми регуляції їхніх життєвих процесів тощо. Ви навчилися проводити деякі біохімічні досліди та мікроскопічні дослідження, розв’язувати задачі з молекулярної біології.

В 11-му класі ви завершуєте вивчення курсу біології. Ви узагальните свої знання про основні способи розмноження живих істот, дізнаєтеся про спадковість і мінливість організмів, основні закони генетики. Опануєте надорганізмові рівні організації живої матерії (популяційно-видовий, екосистемний та біосферний).

Ми впевнені, що ви усвідомите, чому так важливо зберігати видове різноманіття живих істот нашої планети, вивчати та не порушувати закони живої природи. Завдяки розвитку екологічного мислення ви зможете використовувати набуті знання у повсякденній діяльності. Сподіваємося, вам буде цікаво дізнатися про досягнення біотехнології, генної та клітинної інженерії, адже від їхнього розвитку залежить розв’язання нагальних проблем людства: забезпечення продовольством, розроблення нових лікарських препаратів, заходів охорони навколишнього природного середовища, збільшення тривалості життя людини.

Дуже важливо, щоб наука про життя стала невід’ємною частиною світогляду кожного з вас, незалежно від обраної спеціальності. Так, майбутнім менеджеру, будівельнику, технологу, меліоратору біологічні знання необхідні так само, як лікарю чи агроному, щоб уявляти наслідки своєї професійної діяльності для природи і людини. Представникам гуманітарних спеціальностей та релігійним діячам вони цікаві як складова загальнокультурної спадщини.

Лабораторні та практичні роботи допоможуть вам глибше опанувати теоретичний матеріал і набути початкових практичних умінь у різних галузях біології. Короткі інструкції щодо їх виконання вміщено в підручнику після відповідних тем.

Роботу з підручником вам полегшить Тлумачний словник основних термінів і понять, уміщений наприкінці книжки.

Отже, успіхів вам у пізнанні складного та цікавого світу живих організмів!

Тема 4. Розмноження організмів

Під час вивчення цієї теми ви дізнаєтесь про основні форми розмноження і типи запліднення в різних груп організмів та їхнє біологічне значення.

§ 1. Типи розмноження організмів. Нестатеве розмноження

Аби краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати: яке біологічне значення процесу розмноження? Які існують форми розмноження організмів? Як відбувається мітотичний поділ? Які клітини називають стовбуровими та диференційованими?

Розмноження - притаманна всім організмам властивість відтворення собі подібних, завдяки чому забезпечуються неперервність і спадковість життя. Основні форми розмноження живих істот - нестатеве та статеве.

Які особливості нестатевого розмноження?

Нестатеве розмноження спостерігають в одноклітинних організмів (прокаріотів, тварин, водоростей і грибів) і деяких багатоклітинних. Нестатеве розмноження відбувається за допомогою нестатевих клітин, які ще називають соматичними (від грец. сома - тіло). Один із способів нестатевого розмноження, за якого в багатоклітинних організмів відокремлюються групи клітин, називають вегетативним (від лат. вегетативус - рослинний або вегето - оживлюю).

Нестатеве розмноження може відбуватись поділом клітин навпіл, їхнім множинним поділом, брунькуванням, утворенням спор (мал. 1.1).

У разі поділу клітини навпіл (мал. 1.1, 1) утворюються дві дочірні, удвічі дрібніші за материнську. Спочатку ділиться ядро, потім - цитоплазма. Органели материнської клітини зазвичай більш-менш рівномірно розподіляються між дочірніми. Якщо певна органела наявна в материнській клітині в однині, то вона потрапляє в одну з дочірніх клітин, а в іншій формується заново (наприклад, довгий джгутик у евглени зеленої). Дочірні клітини живляться, ростуть і починають розмножуватись лише коли досягнуть розмірів материнської клітини. Еукаріотичні клітини діляться переважно шляхом мітозу.

Мал. 1.1. Нестатеве розмноження: 1 - поділ клітини навпіл (а - амеби, б - інфузорії-туфельки); 2 - множинний поділ клітини малярійного плазмодія; 3 - брунькування клітин дріжджів; 4 - спороутворення у водорості улотрикса

Під час множинного поділу спочатку багаторазово ділиться ядро материнської клітини, і вона стає багатоядерною. Потім ділиться цитоплазма та утворюються одноядерні дочірні клітини (мал. 1.1, 2).

У разі брунькування від материнської клітини відокремлюється менша - дочірня. За простого брунькування зазвичай ядро ділиться навпіл, після чого одне з дочірніх ядер наближується до поверхні клітини та відокремлюється разом з ділянкою цитоплазми (мал. 1.1, 3). За множинного брунькування ядро ділиться кілька разів, і кожне з дочірніх відокремлюється разом з ділянками цитоплазми (наприклад, в інфузорій, які ведуть прикріплений спосіб життя).

Розмноження спорами відоме у різних одно- та багатоклітинних еукаріотів: грибів, водоростей, мохів, хвощів, плаунів, папоротей. Спори - це спеціалізовані клітини, які слугують не тільки для розмноження, а й у деяких випадках - для переживання несприятливого періоду та поширення. Вони можуть мати джгутики (у хламідомонади, улотрикса) або позбавлені їх (у хлорели). Спори із джгутиками (зооспори) (мал. 1.1, 4) здатні до активного руху, а спори, які їх не мають, поширюються течією води, вітром, різними організмами. Тривалість існування зооспор незначна, а вкриті щільною оболонкою нерухомі спори можуть зберігати життєздатність протягом довгого часу (років і десятків років).

Вегетативне розмноження може відбуватися кількома шляхами. При фрагментації відокремлюються багатоклітинні частини тіла (стеблові живці у верби або листкові - у сенполії чи глоксинії). Видозмінені пагони, що слугують для розмноження, - це бульби картоплі або топінамбура, вуса суниць, кореневища хвоща, конвалії, пирію (мал. 1.2. I, 1-3), цибулини в цибулі ріпчастої та часнику (мал. 1.2. I, 4). Спеціалізовані виводкові бруньки, здатні відокремлюватись від материнської особини в каланхое, росички (мал. 1.2. I, 5). За рахунок кореня розмножуються малина, вишня, слива, троянди (кореневими паростками, які розвиваються з додаткових бруньок), жоржини та батат (бульбокоренями).

Мал. 1.2. І. Способи вегетативного розмноження рослин: 1 - бульбами в картоплі; 2 - вусами у суниць; 3 - кореневищем у пирію; 4 – цибулинами; 5 - виводковими бруньками. II. Вегетативне розмноження тварин: 1 - фрагментацією в черва додекацерії; 2 - брунькуванням у гідри

Способи вегетативного розмноження тварин також різноманітні. За невпорядкованого поділу кількість і розміри частин, на які розпадається організм, непостійні (губки, плоскі і кільчасті черви, голкошкірі). Натомість за впорядкованого поділу кількість і розміри утворених частин (фрагментів) більш-менш постійні. Наприклад, багатощетинковий черв - додекацерія - може розпадатись на окремі сегменти. Кожний з них згодом відокремлює від себе чотири дочірні особини і після цього гине внаслідок виснаження поживних речовин (мал. 1.2. II, 1).

За брунькування від материнського організму відокремлюються одна або кілька бруньок, що згодом розвиваються в самостійні особини (поліпи кишковопорожнинних, деякі кільчасті черви). Коли ж бруньки залишаються зв’язаними з материнською особиною, виникають колонії тварин (наприклад, губки, коралові поліпи) (мал. 1.2. II, 2).

Вегетативне розмноження відбувається завдяки регенерації.

Регенерація (від лат. регенератів - відновлення) - процес відновлення організмом втрачених або ушкоджених частин, а також відтворення цілісної особини з її частини.

Завдяки регенерації в організмі постійно замінюються клітини, термін життєдіяльності яких вичерпано (залозисті клітини кишкового епітелію, клітини крові тощо).

У багатоклітинних водних тварин - губок немає тканин. Їхній організм може відновитися навіть з розтертої клітинної маси. У поліпів кишковопорожнинних (гідра) особина може відновлюватись зі своєї 1/200 частини, у деяких війчастих червів - з 1/100. Відновлювати цілісні органи здатні війчасті, багатощетинкові та малощетинкові черви, деякі ракоподібні (наприклад, краби), голкошкірі. Серед хордових тварин регенерація цілісних органів відбувається у хвостатих земноводних (кінцівок, хвоста, очей, деяких внутрішніх органів), ящірок (відновлення відкинутої частини хвоста) (мал. 1.3, 1).

Мал. 1.3. Регенерація хвоста в ящірки (1); регенерація рослини із стеблового живця (2)

У птахів і ссавців (зокрема, людини) регенерація проявляється в загоєнні ран, зростанні кісток, поновленні клітин і тканин. За репаративної (від лат. репаратіо - відновлення) регенерації відновлюються структури, втрачені внаслідок випадкових пошкоджень, а за фізіологічної - оновлюються певні частини тіла (насамперед клітинний склад).

Регенерація у тварин відбувається за допомогою недиференційованих (наприклад, стовбурові клітини червоного кісткового мозку ссавців чи проміжні клітини гідри) та диференційованих (наприклад, кришталик ока хвостатих земноводних відновлюється з клітин райдужної оболонки) клітин. Процеси регенерації відбуваються внаслідок міжклітинних і міжтканинних взаємодій, впливу біологічно активних речовин (гормонів, нейрогормонів), нервової та імунної систем, а також спадкових факторів.

Регенерація добре розвинена в багатьох рослин. Вони здатні відновлювати пошкоджені тканини та органи, а також цілісний організм з певної його частини. Так, у багатьох рослин особина може розвиватись із живців (кореневих, стеблових (мал. 1.3, 2) чи листкових) або видозмінених пагонів. Важливу роль при регенерації вищих рослин відіграє твірна тканина, клітини якої здатні ділитися і давати початок різним типам тканин. За певних умов можуть відновлювати мітотичну активність деякі зрілі клітини. Регенерацію в рослин регулюють фітогормони, які стимулюють поділ і диференціацію клітин в ушкоджених ділянках.

Особливим способом нестатевого розмноження організмів є поліембріонія (від грец. поліс - численний та ембріон - зародок) - розвиток кількох зародків із заплідненої яйцеклітини (зиготи). На стадії дроблення в певний момент ембріон розпадається на окремі клітини. Згодом з кожної такої клітини розвивається самостійний організм. Істоти, які виникають унаслідок поліембріонії, називають однояйцевими близнюками. Усі вони належать до однієї статі та мають однаковий набір спадкової інформації.

Мал. 1.4. Поліембріонія як явище обов’язкове: у деяких комах-їздців (1) з однієї зиготи виникає до 3000 зародків: у ссавців - панцирників (2) - до 12

Поліембріонія поширена серед різних груп тварин (війчасті і кільчасті черви, іноді - членистоногі, риби, птахи і ссавці). Як явище обов’язкове вона характерна для деяких комах (наприклад, їздців) та ссавців (наприклад, панцирників) (мал. 1.4). У людини це явище випадкове. За статистикою, двоє однояйцевих близнюків у людини трапляються раз на 80 пологів, троє - на 6500, четверо - на 510 000, причому у жінок старшого віку ймовірність народження однояйцевих близнюків зростає (у 40-річних вона втричі вища, ніж у 20-річних).

Унаслідок поліембріонії у рослин в одній насінині розвивається кілька зародків (тюльпани, лілії, латаття, суниці тощо). Додаткові зародки в насінині можуть розвиватись не лише із заплідненої яйцеклітини, а й з інших клітин.

Яке біологічне значення нестатевого розмноження?

У деяких груп організмів нестатеве розмноження - це єдина можливість залишити нащадків. У видів, здатних до статевого розмноження, цим способом можуть давати нащадків особини, які з певних причин виявилися ізольованими від інших. Завдяки нестатевому розмноженню особини за незначний проміжок часу можуть значно збільшувати чисельність. Наприклад, з кореневища осоту на 1 м2 ґрунту може утворитись до 1800 пагонів! Крім того, за нестатевого розмноження нова особина, зазвичай, розвивається швидше, ніж за статевого.

Унаслідок нестатевого розмноження дочірні особини за набором спадкової інформації є точними копіями батьківських. Людина використовує цю особливість при розмноженні культурних рослин, підтримуючи від покоління до покоління властивості певних сортів.

Нові терміни та поняття. Нестатеве та вегетативне розмноження, регенерація, поліембріонія.

Запитання для повторення: 1. Яке біологічне значення процесу розмноження? 2. Які ви знаєте основні форми розмноження організмів? 3. Які особливості притаманні нестатевому розмноженню? 4. Які форми нестатевого розмноження вам відомі? 5. Чим відрізняється вегетативне розмноження від інших типів нестатевого розмноження? Охарактеризуйте основні форми вегетативного розмноження. 6. У чому суть поліембріонії? 7. Які форми регенерації вам відомі? 8. Яке біологічне значення нестатевого та вегетативного розмноження, поліембріонії?

Проблемні завдання. 1. Відомо, що прокаріоти та деякі паразитичні одноклітинні тварини можуть утворювати спори. Але спороутворення в цих організмів не є розмноженням. Які функції спор у цих організмів? 2. Поміркуйте, чому з підвищенням рівня організації організму його здатність до регенерації зменшується. Чи зможуть у майбутньому люди відновлювати втрачені органи?

Попередня
Сторінка
Наступна
Сторінка

Зміст