Процесс опыления и оплодотворения у цветковых растений

Как вылечить партеногенез у пчел

Партеногенез у пчел — нормальное явление. Он бывает даже у здоровых, молодых маток. Для получения трутней семя не используется. Другое дело, когда партеногенезом злоупотребляют или неосемененный расплод оказывается в рабочих ячейках. В таких случаях желательно заменить матку.

Хотя иногда проблемы создают трутовки. Так называются рабочие пчелы, которые взяли на себя функции маток. Подобное случается, когда королевы нет или она сильно состарилась.

Рабочие пчелы тоже имеют половые органы. Просто они недоразвиты. Нет семяприемника. Поэтому откладывать яйца рабочие пчелы могут, а оплодотворять — нет.

По внешнему виду трутовка не отличается от остальных. Иногда рой «назначает» ее новой главой семьи. Относятся как к матке.

Откладывает расплод трутовка неумело или небрежно:

не делает различий между трутневыми и рабочими ячейками;
опускает по несколько штук в один «слот» или, наоборот, пропускает.

Решение проблемы — такое же. Нужна пчеломатка. Выбирают один из вариантов:

Подсаживают другой (маленький) рой с королевой.
Выбирают хорошую солнечную погоду. Отвозят улей за несколько километров и вытряхивают. Все, кроме трутовки, находят обратную дорогу. Иногда ее не пускают обратно.
Запускают новую пчеломатку. Лучше, если трутовки уже нет. Иначе матку могут убить.
Ставят в улей соты с оплодотворенными пчелиными яйцами. Семья сама вырастит новую матку.

Партеногенез тоже считается половым размножением. Эта форма используется пчелами в любом случае. Иногда партеногенез нужен для спасения семьи. Главное — чтобы однополое размножение не стало основным.

Характеристика овогенеза и сперматогенеза

Гаметогенез имеет несколько стадий. Сходство сперматогенеза и овогенеза как раз и заключается в том, что три стадии у них одинаковы.

1. Стадия размножения. Первичные клетки на этой стадии называются сперматогониями и овогониями, из них в последующем образуются мужские и женские половые клетки. Половые клетки несколько раз делятся путем митоза, и количество их значительно возрастает. Сперматогонии размножаются у мужчины в течение всего репродуктивного периода, а размножение овогоний происходит в эмбриональном периоде и наиболее интенсивно происходит во 2 — 5 месяц внутриутробного развития.

2. Стадия роста. В этот период клетки значительно увеличиваются в размерах. Сперматогонии и овогонии превращаются в сперматоциты и овоциты I порядка. Овоциты I порядка достигают больших размеров, поскольку накапливают питательные вещества.

3. Стадия созревания. На этой стадии происходят два следующих друг за другом деления — мейоз I и мейоз II. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты II порядка, а после второго деления — сперматиды и зрелые яйцеклетки с тремя полярными тельцами, которые в процессе размножения не участвуют и погибают. При созревании один сперматоцит I порядка дает четыре сперматиды, а один овоцит I порядка образует одну яйцеклетку и три полярных тельца.

Эти особенности сперматогенеза и овогенеза имеют биологический смысл, который связан с разным назначением мужских и женских гамет. Неравномерное деление клеток при овогенезе (меньше) обеспечивает формирование крупной яйцеклетки, в ней накапливается большее количество питательных веществ, так как из оплодотворенного яйца будет развиваться новый организм.

При сравнительной характеристике овогенеза и сперматогенеза можно заметить, что сперматозоидов образуется значительно больше, и это также имеет биологический смысл.
Яйцеклетку достигает только один сперматозоид, проникает в нее и доставляет свой набор хромосом. Остальные же в процессе поиска яйцеклетки массово погибают.
При сравнении овогенеза и сперматогенеза становится понятным, почему сперматозоидам нет необходимости в запасании питательных веществ — их существование кратковременно, а подвижность должна быть высокой.

4. Стадия формирования. Она характерна только для сперматогенеза. Незрелая сперматида превращается в сперматозоид, приобретая свойственный ему вид. Образование сперматозоидов у мужчин начинается только в период полового созревания и происходит в течение всего года. Период развития сперматогоний в зрелые сперматозоиды составляет 74 дня.

Дафния или блоха водяная

Природной средой обитания дафнии являются водоемы Австралии, Европы и Америки. Водяные блохи способны воспроизводить потомство, путем циклического партеногенеза. Циклический партеногенез подразумевает получение потомства, посредством полового акта и без него. После длительных наблюдений да дафнией, ученые сделали вывод, что эти существа используют партеногенез при условии благоприятных условий – высокой температуры воды, достаточного количества пищи.

При условии наличия поблизости особи мужского пола, самка дафнии спаривается, при отсутствии самца, воссоздает потомство, аналогичное себе. В кладке, полученной в процессе партеногенеза, все молодые особи будут женского пола с неизменным генетическим кодом.

Благодаря этой особенности растет популяция самок дафнии, способных к партеногенезу.

Деление клетки как основа размножения, индивидуального развития организмов. Роль митоза и мейоза

Деление клеток – это основной процесс, который лежит в основе размножения, роста и развития всех живых организмов. В результате деления из одной материнской клетки образуется две дочерних идентичных материнскому организму клетки. Рост различных органов и тканей растений и животных возможен только благодаря процессу деления.

Роль митоза. Основным способом деления клетки является митоз. Его биологическое значение в том, что этот процесс лежит в основе роста и вегетативного размножения всех организмов, которые имеют в составе клетки ядро (эукариоты). Благодаря митозу, число хромосом в клеточных поколениях остаётся постоянным, таким образом, дочерний организм получает точно такой же набор хромосом, следовательно, такой же генетический материал, который содержался в ядре материнской клетки.

Роль мейоза. Биологическое значение мейоза заключается в том, что этот процесс поддерживает постоянное число хромосом при наличии полового процесса. Важным является то, что в процессе мейоза происходит кроссинговер, в результате которого происходит обмен генетической информацией и появление в хромосомах новых наследственных признаков. Таким образом, мейоз обеспечивает свойства комбинативной изменчивости, результатом которой служат новые сочетания признаков при дальнейшем оплодотворении.

Эти два процессы играют важнейшую роль в жизнедеятельности каждого организма. Именно они лежат в основе онтогенетического и филогенетического развития живых организмов.

Пчелы

Мужские особи пчел отличаются большими размерами по сравнению с рабочими, у них лучше развиты органы чувств. Называют пчелиных самцов трутнями. Они существуют для единой цели – совокупления с маткой. Королева пчел совокупляется единожды в жизни. В процессе совокупления пчелиная королева собирает необходимое количество спермы внутрь семяприемника – специального органа, который существует специально для этой цели.

После, на протяжении всей жизни откладывает оплодотворенные и неоплодотворенные яйца. Из оплодотворенных появляются рабочие пчелы, а трутни – из неоплодотворенных. Этот способ воспроизводства помогает при гибели большого количества членов одной пчелиной семьи, королева быстро восстановит популяцию, в которой будет достаточно рабочих особей и трутней.

Половое размножение и половые клетки.

При половом размножении происходит объединение генетической информации двух родительских организмов в одной особи, что обусловливает значительную комбинативную изменчивость. В основе полового размножения лежит половой процесс, т.е. обмен генетической информацией между особями одного вида (конъюгация) или объединение ее (копуляция). Исторически сначала появился половой процесс, который в процессе эволюции объединился с размножением.

Типичный половой процесс (конъюгация) протекает у инфузорий и бактерий. Две особи инфузорий сближаются, между ними образуется цитоплазматический мостик, и после сложного преобразования микронуклеусов происходит обмен мигрирующими ядрами, содержащими генетическую информацию. В дальнейшем инфузории расходятся и начинают размножаться бесполым путем (поперечным делением). Таким образом, при конъюгации две особи обмениваются генетической информацией, но увеличения их числа не происходит.

При копуляции (у протистов) наблюдается объединение генетической информации двух особей (слияние половых клеток, в которые преобразуются на определенном этапе развития особи). В дальнейшем происходит увеличение количества особей за счет бесполого размножения.

При половом размножении (у многоклеточных) происходит образование специализированных половых клеток (гамет) и последующее их слияние, т.е. половой процесс и половое размножение совмещаются. В некоторых случаях возможно развитие организма из яйцеклетки без оплодотворения – партеногенез (у пчел, скальных ящериц).

При слиянии половых клеток образуется зигота, из которой развивается новый дочерний организм. По достижении половой зрелости новый организм в свою очередь продуцирует гаметы, которые дают начало следующим потомкам. Так осуществляется преемственность поколений.

Процесс образования половых клеток называется гаметогенезом. Формирование сперматозоидов (сперматогенез) происходит в мужских половых железах – семенниках, яйцеклеток (овогенез) – в женских половых железах – яичниках.

Образование сперматозоидов начинается в период полового созревания организма с интенсивного митотического деления первичных половых клеток – сперматогоний, содержащих диплойдный набор хромосом. Далее сперматогонии вступают в стадию роста (незначительно увеличиваются их размеры) и превращаются в сперматоциты 1 порядка (2n2хр). Затем наступает стадия созревания – мейотическое деление. В результате первого деления образуются два сперматоцита 2 порядка (1n2хр), а в результате второго – 4 сперматиды. Сперматиды – это гаплоидные клетки, каждая хромосома которых содержит одну хроматиду (1n1хр). Сперматиды в стадии формирования преобразуются в зрелые половые клетки – сперматозоиды.

Сперматозоиды меньше яйцеклеток и подвижны. В типичном случае сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. В головке находится ядро с гаплоидным набором хромосом (1n1хр) и небольшое количество цитоплазмы с комплексом Гольджи. В цитоплазме шейки сосредоточены центросома и митохондрии, вырабатывающие энергию для движения сперматозоида. Овогенез протекает, сходно со сперматогенезом, однако имеет и определенные особенности. При овогенезе менее интенсивно и менее продолжительно идет размножение первичных половых клеток, так как яйцеклеток образуется значительно меньше, чем сперматозоидов. При овогенезе лучше выражена стадия роста (накопление желтка), вследствие чего величина яйцеклеток значительно превышает размеры сперматозоидов. В стадии созревания (мейоз) при овогенезе в отличие от сперматогенеза из одной исходной клетки (овоцита 1 порядка) образуется одна яйцеклетка и три направительных (редукционных) тельца. Последние содержат ядро и небольшое количество цитоплазмы. Они «забирают» на себя излишки генетической информации и в дальнейшем погибают. Стадия формирования при овогенезе не выражена.

Яйцеклетка обычно крупная, округлая и неподвижная, имеет большое количество цитоплазмы с органоидами и ядро. В цитоплазме содержатся питательные вещества в виде желтка, необходимые для развития зародыша. У млекопитающих и человека яйцеклетки содержат мало желтка, так как развитие зародыша идет в матке за счет питательных веществ материнского организма. У рыб, земноводных, пресмыкающихся и птиц развитие зародыша происходит во внешней среде, и их яйцеклетки содержат относительно большое количество желтка.

Читайте: Обмен веществ и энергии в клетке #49

Понятие полового размножения и полового процесса

Как вы уже знаете из § 29—1, половое размножение протекает с участием половых клеток (гамет). Оно обеспечивает наследственное разнообразие потомства и повышает его приспособленность к условиям среды обитания.

Половой процесс — биологическое явление, приводящее к обмену наследственным материалом между особями одного вида или к его объединению, что создает условия для возникновения разнообразия наследственной информации.

Половой процесс представляет собой начало полового размножения, происходящего с участием гамет. Но эти два явления нельзя отождествлять, так как половой процесс не всегда приводит к увеличению числа особей. Иногда половой процесс отождествляют с оплодотворением, т. е. слиянием женской и мужской гамет. Этого тоже делать нельзя, поскольку половой процесс может протекать и без участия гамет (водоросли, инфузории).

Формами полового процесса являются конъюгация и копуляция.

Конъюгация—особая форма полового процесса, при которой происходит контакт одноклеточных организмов или соматических клеток многоклеточных организмов с образованием цитоплазматических мостиков для перехода ядер или всего содержимого клеток. Конъюгация у одноклеточных организмов (инфузории) несколько отличается от таковой у многоклеточных водорослей (спирогира). У инфузорий (например, инфузории туфельки) во время коньюгации две особи вступают в контакт с помощью цитоплазматического мостика, через который обмениваются подвижными малыми ядрами. Большие ядра у них погибают и в половом процессе не участвуют. При этом не происходит увеличения числа особей, но обеспечивается перекомбинация наследственного материала.

При конъюгации у многоклеточных водорослей (спирогира) отдельные гаплоидные клетки параллельно лежащих нитевидных талломов попарно образуют навстречу друг другу выросты, которые соединяются и формируют цитоплазматический мостик. Через этот мостик содержимое одной из клеток перетекает в другую и соединяется с ее содержимым. При этом происходит направленный перенос наследственной информации из одной вегетативной клетки в другую, которая превращается в диплоидную клетку. Последняя делится на две дочерние клетки, дающие начало двум новым гаплоидным особям. При этом количество особей будет увеличиваться, так как в конъюгации могут участвовать многие клетки многоклеточных нитей водоросли.

Копуляция (гаметогамия) — форма полового процесса, при которой у многоклеточных и одноклеточных организмов две различающиеся по полу клетки (гаметы) сливаются и образуют зиготу, содержащую одно ядро с новым набором наследственного материала. Из зиготы развивается новый организм.

*Различают следующие основные формы гаметогамии:

изогамия — гаметы не отличаются друг от друга по размерам, подвижны, имеют жгутики, однако физиологически они разделяются на «мужскую» и «женскую». Изогамия встречается у некоторых протистов и многих водорослей;
анизогамия (гетерогамия) — гаметы отличаются друг от друга морфологически (одна крупнее другой) и физиологически, но оба типа гамет подвижны и имеют жгутики. Такой тип полового процесса характерен для некоторых водорослей;
оогамия (овогамия) — в данном случае гаметы сильно отличаются друг от друга и разделяются на женские — яйцеклетки и мужские — сперматозоиды. Яйцеклетки крупные и неподвижные, а сперматозоиды мелкие и подвижные. У семенных растений мужские гаметы неподвижны и называются спермиями. Они доставляются к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки. Оогамия характерна для животных, растений и многих грибов.

Копуляция как форма полового процесса эволюционировала в следующем направлении:

Терминология

Раньше многие авторы (например, Б.Н.Шванвич) определяли партеногенез как вариант бесполой формы размножения, хотя это и противоречило общепринятой биологической терминологии. Бесполое размножение – это появление новых особей из соматических клеток материнского организма, а не из половых, как это происходит при партеногенезе. Таким образом, в настоящее время партеногенез принято относить к половому размножению, так как в его процессе дочерние особи образуются из яиц, а не из частей тела «матери», как, например, при простом делении бактерий, почковании дрожжей, сегментации тела у плоских червей и т.д.

Явление партеногенеза в большинстве случаев наблюдается у примитивных организмов, хотя, в целом, встречается среди многих представителей животного мира: Членистоногих, Моллюсков, Рыб и даже Пресмыкающихся. Интересно предположение о существовании партеногенеза у человека: по неподтвержденным данным, были случаи, когда у погибших женщин обнаруживали беременность ранних сроков, и при исследовании плодного яйца выяснялось, что эмбрион представляет полную генетическую копию матери. Впрочем, если у высших животных такое явление и возможно (имеется в виду, в естественных условиях), то полного развития яйцеклетки никогда не происходит, оно обычно останавливается на стадии бластулы. (прим.авт.) (фото)

Относительно часто данное явление наблюдают среди насекомых. В большинстве своем эти существа являются раздельнополыми, о чем даже на первый взгляд можно догадаться по половому диморфизму особей многих видов, однако иногда партеногенез сочетается у них с классическим половым размножением или даже полностью его замещает.

Поиск трутовок

Даже опытным пчеловодам порой бывает трудно найти трутневую пчеломатку

Но это важно, ведь будущее всего пчелиного семейства зависит от трутовок. Например, если улей резко теряет свою продуктивность, то в первую очередь подозрения должны упасть именно на трутовок

Для поиска нужно провести визуальный осмотр улья. Первое, с чего нужно начать осмотр – это плодовые соты. Если матка молодая и здоровая, то яйца должны быть сложены равномерно по всему периметру.

Мнение эксперта
Смирнов Дмитрий Филипович
Опытный пасечник знающий всё о меде и жизни пчел

Обратите внимание! Для предотвращения появления трутовок в улье рекомендуется заменять матку. Проводить замену нужно регулярно.. После осмотра плодовых сот внимание следует обратить на сами ячейки

Если здоровая пчеломатка откладывает всего по одному яйцу в каждую ячейку, то трутовка может откладывать и по 2-3 штуки в каждую из ячеек. Этим и объясняется низкая продуктивность трутневых маток, поскольку развитие двух личинок в одной ячейке часто приводит к их гибели. Лишь иногда личинкам удается выжить

После осмотра плодовых сот внимание следует обратить на сами ячейки. Если здоровая пчеломатка откладывает всего по одному яйцу в каждую ячейку, то трутовка может откладывать и по 2-3 штуки в каждую из ячеек

Этим и объясняется низкая продуктивность трутневых маток, поскольку развитие двух личинок в одной ячейке часто приводит к их гибели. Лишь иногда личинкам удается выжить.

Кто такая пчелиная матка?

Нужно ли это делать?

Не всегда поиск трутневых особей эффективен и дает желаемый результат. На фоне обычных пчел трутовки могут теряться, поэтому даже опытные пасечники не могут определить такое насекомое. Но даже если поиск увенчался успехом, а трутовки были обнаружены и уничтожены, это еще не значит, что необходимые результаты будут достигнуты. Рой может не принять даже сильную и здоровую матку. Как показывает практика, в большинстве случаев пчелы просто отторгают новую королеву.

Партеногенез у разных видов

Один из известных видов – Apis Mellifera, относится к роду Apis, всего их 7 видов и все медоносы. Гаплоидный набор этого вида состоит из 16-ти хромосом. При удваивании получится 32. Гаплоидным набором обладают самцы, рожденные в результате партеногенеза.

Еще есть два вида пчел с другими типичными наборами хромосом. У них Apis Dorsata и Apis Florea в наборе по 8 хромосом и диплоидный набор из 16-ти элементов.

Трутень появляется из оплодотворенного яйца (опыт Дикеля), но тогда он будет диплоидным и нежизнеспособным. Из неоплодотворенных яиц выводятся трутни и самки, но последние – это результат телитокии.

В результате таких опытов будут выявлены породы, устойчивые к варроатозу, и к другим заболеваниям.

Моя лаборатория

Методы контрацепции. Один из естественных методов контрацепции иногда называют календарным. В среднем яйцеклетка выходит из пузырька за 14 дней до начала менструации и сохраняет жизнеспособность около суток. Активность сперматозоидов сохраняется максимально 5 суток. Поэтому отказ от половых сношений в течение 6 дней до и 3 дней после овуляции делает оплодотворение теоретически невозможным.

Широкое распространение получили внутриматочные средства контрацепции, которые вводят в полость матки, — спирали. Они не могут препятствовать оплодотворению, но не дают оплодотворённой яйцеклетке внедриться в стенку матки и продолжить развитие.

Барьерные контрацептивы, наверное, самые древние. Их задача — установить непроницаемый барьер между яйцеклеткой и сперматозоидом. Самые известные из этих средств — презервативы. Помимо защиты от нежелательной беременности, они являются единственным надёжным средством, позволяющим избежать заражения болезнями, передающимися половым путём, в том числе СПИДом.

Гормональные противозачаточные средства изменяют работу гормональных желёз, и овуляция не происходит. А раз из фолликула не выходит зрелая яйцеклетка, то сперматозоидам оплодотворять нечего.

Новые понятия

Мужская и женская половые системы. Оплодотворение. Зигота. Контрацепция

Ответьте на вопросы

1. Что составляет основу репродуктивной системы человека? В чём заключаются её различия у мужчин и женщин?
2. Что такое овуляция и какие процессы её сопровождают?
3. Где происходит оплодотворение? Каковы условия его осуществления?
4. Какой процесс происходит в организме женщины, если оплодотворения яйцеклетки не произошло?

ПОДУМАЙТЕ!

Почему людям репродуктивного возраста важно держать процесс размножения под контролем и что для этого нужно?

Как происходит оплодотворение у растений

Процесс оплодотворения происходит после опыления. В этот момент пыльца находится на рыльце. У всех растений свой период оплодотворения: у одних — через пару недель после опыления, у других — через год.

Чтобы процесс оплодотворения прошел успешно, необходимо соблюдение определенных условий: пыльца должна быть зрелой и жизнестойкой, а зародышевый мешок — сформированным.

Пыльцевая трубка растет и развивается по направлению к завязи, через рыльце и столбик. В завязи пыльцевая трубка попадает в семенной зачаток и приближается к зародышевому мешку. Когда пыльцевая трубка достигает яйцеклетки, то разрывается. В результате из нее выходят два спермия, после чего происходит разрушение вегетативной клетки, а также слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — с диплоидным ядром.

В случае слияние спермия с яйцеклеткой получается зародыш нового организма, а во втором случае происходит образование триплоидной клетки с формирования эндосперма. Это процесс двойного оплодотворения. Зародыш и эндосперм формируют семя, которое покрыто кожурой. После того как происходит процесс оплодотворения, завязь формирует плод.

Замечание 1

Оплодотворение и образование гаметангиев — половой процесс.

Половой процесс обуславливает в цикле развития растения мейоз. Под мейозом понимают смену ядерных фаз.

Пример 1

Половой процесс не происходит у бактерий, некоторых грибов и сине-зеленых водорослей.

Различные варианты полового процесса наблюдаются у растений начиная с низших. К примеру, у некоторых зеленых водорослей в ходе полового процесса половые гаметы не образуются. Чтобы появилась новая особь, в этом случае необходимо слияние двух одноклеточных водорослей.

Типы полового процесса

Классификация и характеристика типов полового процесса оплодотворения у растений выглядит так:

изогамия. Под ней понимают процесс слияния гамет с одинаковыми по форме и размерам жгутиков. В ходе полового созревания хламидомонада (одноклеточная водоросль) превращается в гаметангий и образует гаметы. Что касается многоклеточных водорослей (ульва, улотрикс), то у них в гаметангии превращаются отдельные клетки, а не целый организм;
гетерогамия. Это процесс слияния гамет со жгутиками, отличающимися по размерам;
оогамия. Большая женская безжгутиковая гамета сливается с маленькой жгутиковой (в некоторых случаях — с безжгутиковой гаметой). Так происходит у многих зеленых, бурых и диатомовых водорослей, всех красных водорослей. Кроме того, оогамия характерна для отдельных низших грибов;
зигогамия. Это вариант гаметангиогамии — в процесс сливаются многоядерные гаметангии и образуются мицеллы. Наблюдается попарное слияние ядер;
плазмогамия. Представляет собой этап полового процесса, когда многоядерный протопласт мужской гаметы переходит в базальную клетку женской. При попарном сближении ядре происходит образование дикарионов;
кариогамия. За ним скрывается процесс, в ходе которого происходит одновременное деление ядер дикарионов и полное слияние ядер;
соматогамия. Под ним понимают процесс, в результате которого не происходит образования гамет и гаметангиев. Это свойственно базидиальным грибам.

Особенности процесса оплодотворения у животных и людей

У животных и людей есть свой процесс оплодотворения, который называется сингамия.

Определение 2

Сингамия — слияние гамет разного пола, яйцеклетки и сперматозоида.

Смысл оплодотворения — в осуществлении контакта спермия и яйца, а также последующее их развитие. Помимо этого, значение оплодотворения — в слиянии гаплоидных ядер спермия и яйца, нацеленного на образование диплоидного синкариона.

Благодаря синкариону происходит объединение отцовских и материнских наследственных факторов. Важный момент в процессе мейоза — сокращение вдове количества хромосом.

Определение 3

Физиологическая моноспермия — наружное осеменение, в ходе которого в яйцо проникает один спермий.

Определение 4

Физиологическая полиспермия — внутреннее осеменение, в ходе которого в яйцо проникает несколько спермиев.

Здесь мы коротко рассказали об оплодотворении и его видах.

Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться

Все услуги

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат