Sposoby rozmnażania się roślin i zwierząt

Utrzymywanie się przy życiu gatunków roślin i zwierząt jest uwarunkowane ich rozmnażaniem się tj. zdolnością wydawania potomnych organizmów, podobnych do rodzicielskich. W ten sposób na miejsce pokolenia, którego osobniki na skutek starości, chorób lub są zjadane przez gatunki drapieżne, pojawiają się wciąż nowe pokolenia osobników tego samego gatunku. Zarówno u roślin, jak i zwierząt występują dwa typy rozmnażania : bezpłciowe i płciowe.

Ponieważ rozmnażanie bezpłciowe przebiega zwykle dość łatwo i szybko, organizmy mogą w krótkim czasie powiększyć swoją liczebność, wykorzystując pojawiające się na krótko zasoby pokarmu lub przestrzeń życiową. Jego zaleta jest także brak konieczności poszukiwania partnera. W jego wyniku powstają osobniki identyczne z rodzicem pod względem genetycznym, dziedziczące cechy zarówno pozytywne jak i negatywne.

Rozmnażanie jednokomórkowców przez podział

Polega ono na mitotycznym podziale komórki. Cała komórka rodzicielska zostaje zużyta do wytworzenia dwóch lub większej liczby komórek potomnych. Tak właśnie rozmnażają się jednokomórkowe bakterie, sinice, glony i grzyby. Komórki bakterii i sinic o kształcie wydłużonym dzielą się poprzecznie, a jednokomórkowe glony jak np. wiciowce zwykle dzielą się podłużnie.

Rozmnażanie jednokomórkowców może również odbywać się przez wielokrotny podział komórki rodzicielskiej przed uwolnieniem się komórek potomnych. Dzieje się tak min. W przypadku glonu Chlorella. Wewnątrz dojrzałej komórki odbywają się szybkie podziały jądra i cytoplazmy. W obrębie wspólnej ściany komórkowej powstają liczne komórki potomne, dużo mniejsze od rodzicielskiej ale całkowicie do niej podobne. Po wydostaniu się z rodzicielskiej ściany komórkowej rozdzielają się i jako pojedyncze komórki rosną i dojrzewają.

Rozmnażanie za pomocą zarodników

Ten sposób jest dość często spotykany u glonów, grzybów, mchów i paprotników. Zarodniki mogą być ruchliwe, noszą wówczas nazwę zoospor, lub też nie posiadać zdolności ruchu. Nazywamy je wówczas aplanosporami. U glonów i grzybów zarodniki mamy do czynienia z tymi pierwszymi występującymi w postaci nagich pływek zaopatrzonych w wici, dzięki którym pływają one jakiś czas w wodzie, a następnie otaczają się ścianą komórkowa i rozwijają w nowe organizmy. Powstają w zarodniach (zoosporangiach) przez wielokrotny podział jądra .Zarodniki grzybów lądowych, zwane sporami otoczone są dość grubą ścianą komórkową i rozprzestrzeniane są za pomocą prądów powietrza. Powstają one podobnie jak zoospory. Zarodniki zewnętrzne tworzą się przez odcinanie komórek na końcach strzępek grzybni i nazywamy je egzosporami bądź konidiami. Występują u workowców i podstawczaków.
Zarodniki mszaków i paprotników, w przeciwieństwie do zarodników plechowców, powstają wewnątrz wielokomórkowych zarodnii (są endosporami). Otoczone są podwójną ścianą komórkową: zewnętrzną grubszą i wewnętrzną delikatną. Dzięki temu są odporne na nie sprzyjające warunki środowiska lądowego, szczególnie na wysychanie i duże wahania temperatury. Są komórkami haploidalnymi, powstają bowiem z komórek macierzystych, po przejściu przez nie mejozy.

Proces rozmnażania bezpłciowego jest bardzo prosty. W korzystnych warunkach środowiska z kiełkujących zarodników powstałych w sporangium wyrasta nowa potomna roślina będąca genetycznym klonem rośliny macierzystej.

Pączkowanie

Jest to kolejny sposób rozmnażania, jaki możemy zaobserwować u organizmów jednokomórkowych. Wykorzystywany jest min. Przez komórki drożdży. Dzieląca się komórka rodzicielska tworzy uwypuklenie, do którego po podziale przesuwa się jedno z jąder siostrzanych. Po oddzieleniu się uwypuklenia powstaje komórka potomna, która początkowo jest mniejsza od rodzicielskiej. W wyniku podziału nie powstają więc dwie identyczne komórki siostrzane. Bezpośrednio po podziale można zawsze wyróżnić większą komórkę rodzicielską i mniejszą komórkę potomną.

Rozmnażanie wegetatywne

Jest to rozmnażanie bezpłciowe organizmów wielokomórkowych odbywające się przez podział na mniejsze fragmenty lub też oddzielenie specjalnych części ciała i następnie odtworzenie z nich nowych organizmów potomnych.

A) FRAGMENTACJA PLECHY
Występuje u wielokomórkowych sinic, glonów i grzybów. Z każdego kawałka fragmentowanej plechy odtworzony zostaje organizm na drodze regeneracji. Fragmentacja taka jest wynikiem nie tylko normalnego procesu rozmnażania, ale może nastąpić także w sposób zupełnie przypadkowy np. na skutek mechanicznego działania ruchu wody czy uderzenia o kamień.

B) WYKSZTAŁCENIE ROZŁOGÓW
Rozłogi są to pędy wyrastające z nasady łodyg i szybko wydłużające się.W miejscu zetknięcia z ziemią wytwarzają korzenie przybyszowe i pączki, z których wyrasta część nadziemna. Rozłogi wytwarzają rośliny tj. truskawka czy poziomka.

C) WYTWORZENIE KŁĄCZY
Są to podziemne łodygi rozrastające się w ziemi poziomo. W kłączach wyróżniamy węzły i międzywęźla. Z węzłów wyrastają korzenie przybyszowe i pączki wytwarzające nadziemną część rośliny. Kłącza wykorzystywane są np. przez perz czy malinę.

D) CEBULE
Niektóre rośliny jednoliścienne tj. cebula, czosnek, tulipany rozmnażają się przez cebulkę, która jest zmodyfikowanym pędem zbudowanym ze skróconej łodygi zwanej piętką, z której wyrastają korzenie przybyszowe i łuski spichrzowe, stanowiące zmodyfikowane liście. W obrębie starej cebuli tworzą się młode , z których każda daje nową roślinę.

E) BULWY
Są to zmodyfikowane pędy podziemne wykorzystywane min. Przez ziemniaki. Niektóre rośliny wytwarzają bulwy podziemne. Wiele roślin wytwarza w kątach liści rozmnóżki w postaci bulwek albo cebulek, które opadają na ziemię, zakorzeniają się i tworzą nowe rośliny jak np. żywiec lub niektóre lilie.

F) SADZONKOWANIE
Jest to proces sztuczny wykorzystywany w ogrodnictwie. Sadzonką nazywamy część łodygi, korzenia lub liścia, która po oddzieleniu od rośliny i umieszczeniu jej w odpowiednich warunkach (np. w wilgotnej, ciepłej glepie) zdolna jest do odtworzenia nowej, kompletnej rośliny. W ten sposób rozmnaża się porzeczki, agrest, winorośl. Sadzonki wielu roślin nie maja zdolności do ukorzeniania się, ale można je pobudzić do tego stosując hormony wzrostowe.

G) SZCZEPIENIE
Wykorzystywane w ogrodnictwie do rozmnażania szlachetnych odmian drzew i krzewów owocowych lub też ozdobnych, u których nie można utrzymać wartościowych cech przez rozmnażanie generatywne. Szczepienie polega na łączeniu pędu z pączkami lub pączka (oczka) rośliny szlachetnej, która chce się rozmnożyć, z pędem lub korzeniem rośliny, która wytwarza silny system korzeniowy i wykazuje dużą żywotność, natomiast owoce jej są mało wartościowe. Przeszczepiany pęd nazywa się zrazem, a roślinę, na którą przyszczepia się zraz – podkładką. W ten sposób uzyskuje się formy szlachetne, całkowicie podobne do rodzicielskiej.

W większości przypadków w rozmnażaniu płciowym uczestniczą dwa organizmy rodzicielskie. Z tym sposobem rozmnażania łączy się zjawisko zapylenia i zaplemnienia (2 etapowe – plazmogamia i kariogamia). Przy rozmnażaniu płciowym, a zwłaszcza przy zapłodnieniu, gdy gamety pochodzą z różnych osobników, powstają różne kombinacje informacji genetycznej, co pociąga za sobą dużą zmienność osobników w populacji. Dochodzi do połączenia dwóch wyspecjalizowanych komórek płciowych – gamet (jajo i plemnik).Powstawanie gamet jest procesem skomplikowanym, a samo zapłodnienie wymaga spełnienia specyficznych warunków.

ROŚLINY

Przy rozmnażaniu płciowym roślin mogą łączyć się gamety nie różniące się ani kształtem, ani wielkością – jest to tzw. izogamia .Jeżeli gamety różnią się wielkością, mamy do czynienia z heterogamią. U wielu przedstawicieli grzybów i roślin gamety żeńskie powstają w lęgniach ( u plechowców ) lub w rodniach ( u organowców), a gamety męskie w plemniach. Gamety są wytworem haploidalnych gametofitów, które rozwijają się ze spor – zarodników. U mszaków, paprotników i roślin nasiennych występuje przemiana pokoleń. Zapylenie występuje u roślin nasiennych i polega na przeniesieniu pyłku na zalążek ( w przypadku nagonasiennych) lub na znamię słupka (u okrytonasiennych).

Glony rozmnażają się zarówno bezpłciowo jak i płciowo, obydwa te procesy są od siebie niezależne. Organy rozmnażania płciowego rozwijają się na jednym osobniku (jednopienność) lub różnych osobnikach (dwupienność). Występująca u większości roślin zalążkowych jednopienność sporofitu jest zjawiskiem analogicznym do obojnactwa zwierząt.

Rozmnażanie generatywne i rozwój roślin

W ontogenezie roślin nasiennych wyróżniamy następujące fazy:
1) rozwój zarodkowy i powstanie nasienia
2) kiełkowanie nasion i wykształcenie siewki
3) stadium juwenilne (wzrost organów wegetatywnych: łodygi, liści, korzenia)
4) rozwój generatywny (kwitnienie i owocowanie)
5) stadium senilne (starzenie się i obumieranie)

Rozwój zarodkowy i powstanie nasienia
Rozpoczyna się od zapłodnienia komórki jajowej w rodni bielma pierwotnego ( u nagozalążkowych) lub w woreczku zalążkowym ( u okrytozalążkowych).Liczne podziały mitotyczne owocują powstaniem zarodka. Zygota rozwija się równolegle z powstającym nasieniem, którego łupina pokrywa zarodek oraz jego materiały zapasowe. Pod koniec procesu nasiona zostają silnie odwodnione i przechodzą w stan spoczynku.

Kiełkowanie nasion i wykształcenie siewki
Następuje po krótkim okresie spoczynku. Zwiększona ilość wody w nasieniu w wyniku pęcznienia umożliwia wzrost i rozwój zarodka oraz powoduje pękanie łupiny nasienia. Przez szczelinę w łupinie jako pierwszy wydostaje się korzeń siewki, a następnie jego część nadziemna. W czasie kiełkowania młoda siewka jest całkowicie uzależniona od zgromadzonego materiału zapasowego. Gdy powstaną pierwsze liście, uzyskany zostanie dostęp do światła, a korzeń umocuje się w glebie powstający w liściach i liścieniach chlorofil pozwala siewce stać się samożywną. Materiały zapasowe są w tym momencie już zużyte, a liścienie z czasem więdną i opadają.

Stadium juwenilne (wzrost organów wegetatywnych: łodygi, liści, korzenia)
Jest to czas od wzrostu siewki do pojawienia się pączków kwiatowych, gdy następuje wzrost oraz pojawienie się nowych łodyg, korzeni i liści.

Rozwój generatywny (kwitnienie i owocowanie)
Przejście do reprodukcji. Pierwszy objaw to pojawienie się na stożkach wzrostu pączków kwiatowych czyli zalążków organów rozmnażania generatywnego – kwiatów. Taki przebieg wzrostu i rozwoju rośliny powodowany jest działaniem różnych czynników wewnętrznych tj. fitohormonów czy zewnętrznych jak temperatura (termoperiodyzm - wrażliwość na okresowe powtarzanie się pewnych temperatur) i długość dnia (fotoperiodyzm ). Najbardziej znane fitohormony to auksyny. Pobudzają one wzrost całej rośliny i tworzenie korzeni. Powstają w wierzchołkach pędów i zawiązkach owoców.

Stadium senilne (starzenie się i obumieranie)
Charakteryzuje się powolnym wzrostem, zamieraniem i opadaniem liści. Następuje rozkład chlorofilu, co powoduje żółknięcie liści. Spada produkcja fitohormonów.

ZWIERZĘTA

U niektórych niższych grup zwierząt (np. u jamochłonów) w rozwoju występuje zjawisko przemiany pokoleń, podobnie jak u roślin.
Najbardziej rozpowszechnionym sposobem rozmnażania jest łączenie nieruchomej komórki jajowej z małym, ruchliwym plemnikiem czyli oogamia. U większości zwierząt wodnych występuje zapłodnienie zewnętrzne polegające na wyprowadzeniu do wody jaj i plemników w tym samym czasie i miejscu. Organizmy lądowe przystosowały się do braku wody w swym środowisku poprzez wykształcenie zapłodnienia wewnętrznego polegającego na wprowadzeniu nasienia do dróg rodnych samicy. W ten sposób rozmnażają się wszystkie owodniowce, niektóre ryby i lądowe bezkręgowce. W gonadach żeńskich (jajnikach) przebiega proces oogenezy, w którym z jednego mejocytu (poprzez mejozę) uzyskujemy jedną komórkę jajową. W gonadach męskich (jądrach ) odbywa się spermatogeneza, gdzie z jednego mejocytu powstają 4 plemniki.

U zwierząt przeważa rozdzielnopłciowość. Jest ona często dodatkowo potwierdzona widocznymi zewnętrznie różnicami w wyglądzie samca i samicy, co określamy jako dymorfizm płciowy.

U części zwierząt występuje obupłciowość czyli obojnactwo. Wówczas jeden organizm posiada oba rodzaje gonad. Obojnactwo ma duże znaczenie w przypadku trudności ze znalezieniem partnera na skutek pasożytniczego, osiadłego lub mało ruchliwego trybu życia. Aby uniknąć niekorzystnego genetycznie samozapłodnienia, u zwierząt tych dochodzi często do zapłodnienia krzyżowego.

Szczególną formą rozrodu jest dzieworództwo czyli partenogeneza polegająca na rozwoju nowego organizmu z niezapłodnionego jaja. Zjawisko to występuje u robaków, skorupiaków i owadów. Jaja niektórych zwierząt, normalnie nie rozmnażających się dzieworodnie, można sztucznie pobudzić do partenogenezy przez zmianę temperatury, PH, zasolenia, drażnienie mechaniczne i innymi czynnikami.
Zdolność do rozmnażania płciowego postaci larwalnych nazywana jest neotenią.

Rozwój zwierząt
- zapłodnienie i powstanie zygoty
- rozwój zarodkowy
- rozwój pozarodkowy – juwenilny
- osiąganie i utrzymanie dojrzałości rozrodczej
- starzenie się i śmierć

Samice wielu wodnych bezkręgowców, większości owadów, ryb kostnoszkieletowych, płazów i gadów oraz samice wszystkich składają jaja, z których wylęgają się młode, a zwierzęta te noszą nazwę jajorodnych .Inną grupę stanowią zwierzęta jajożyworodne, u których rozwój zarodkowy także odbywa się wewnątrz osłonek jaka, ale dzieje się to w drogach rodnych samicy. W tym przypadku zarodek nie tworzy ścisłego połączenia ze ścianą jajowodu i nie korzysta ze składników pokarmowych przekazywanych z krwi matki, lecz wykorzystuje materiały zapasowe zgromadzone w dużych ilościach w jaju jeszcze w procesie jego dojrzewania. U ssaków łożyskowych rozwój zarodka i płodu następuje dzięki wytworzeniu połączenia ze ścianą jajowodu i nie korzysta ze składników pokarmowych przekazywanych z krwi matki, aż do momentu kiedy mogą rozpocząć niezależne życie – i te zaliczają się do zwierząt żyworodnych.
O przebiegu rozwoju zarodkowego decyduje rozmieszczenie w jaju materiałów odżywczych nazywanych żółtkiem. Głównym składnikiem żółtka jest lecytyna. W komórkach jajowych człowieka ilość żółtka jest bardzo mała. Jest to dopuszczalne gdyż zarodek zaopatrywany jest przez łożysko. Duża ilość żółtka pozwala niektórym kręgowcom i bezkręgowcom rozwój zarodkowy w szczególnie niekorzystnych warunkach.

Rozwój zarodkowy możemy podzielić na 3 fazy:
1.Bruzdkowanie
2.Gastrulacja
3.Organogeneza

Rozwój pozarodkowy na stępuje po wykluciu się z jaja. Może mieć charakter prosty lub złożony. W pierwszym przypadku młody osobnik jest miniaturą dorosłego i posiada wszystkie układy, które ma osobnik dorosły, tylko słabo rozwinięte. O rozwoju złożonym można mówić, gdy z jaja wykluwa się postać larwalna, która musi przejść szereg przeobrażeń. Larwa może w istotny sposób różnić się od osobnika dorosłego.

Zwierzęta synchronizują okresy rozrodcze z porami roku, gdyż muszą dać potomstwu możliwość osiągnięcia dojrzałości, umożliwiającego przetrwanie następnego okresu krytycznego.