§42. Різноманітність способів розмноження й розвитку - Тагліна

• До змісту

Поміркуйте й обговоріть ситуацію. Завдяки яким перевагам статеве розмноження стало таким поширеним?

Статеве розмноження стало таким поширеним завдяки кільком ключовим перевагам. Головна з них — це забезпечення комбінативної мінливості. Це означає, що нащадки отримують нові комбінації генів від обох батьків, що робить їх більш різноманітними. Така різноманітність допомагає видам краще пристосовуватися до змін у навколишньому середовищі, наприклад, до нових хвороб або змін клімату. На відміну від нестатевого розмноження, де нащадки є точними копіями батьків, статеве розмноження створює унікальні організми, що збільшує шанси на виживання виду в цілому.

Відкритий мікрофон. Користуючись схемою «Форми розмноження», порівняйте статеве й нестатеве розмноження. Поясніть, чому форми розмноження організмів мають таке різноманіття.

Згідно зі схемою, основна відмінність полягає в кількості батьківських особин та наявності статевих клітин. При нестатевому розмноженні участь бере лише один організм, і нащадки є його точною генетичною копією. Це може відбуватися однією клітиною (поділ навпіл, спорами) або вегетативно (частинами тіла). Натомість статеве розмноження зазвичай вимагає участі двох батьків і відбувається за допомогою гамет. В результаті нащадки отримують унікальну комбінацію генів і відрізняються від батьків.

Таке різноманіття форм розмноження дозволяє видам найкраще пристосовуватися до різних умов середовища. Нестатеве розмноження є ефективним у стабільних, сприятливих умовах, оскільки дозволяє швидко збільшити чисельність виду. Статеве ж розмноження дає перевагу в мінливих умовах, адже завдяки генетичній різноманітності нащадків збільшуються шанси на виживання виду при змінах клімату, появі нових хвороб тощо.

Робота в групі. Складіть порівняльну таблицю про переваги статевого й нестатевого розмноження.

Робота в парі. Хто із цих тварин є r-стратегами, а хто — K-стратегами? Обґрунтуйте.

• Метелики (r-стратеги): Ці тварини відкладають велику кількість яєць, щоб компенсувати високу смертність серед потомства. Головна ознака — відсутність турботи про нащадків: після відкладання яєць дорослі особини залишають їх напризволяще.
• Коні (K-стратеги): Народжують зазвичай одне дитинча, яке є великим за розмірами. Вони довго живуть і виявляють значну турботу про потомство, навчаючи та захищаючи його, що забезпечує високу конкурентоспроможність.
• Курка з курчатами (K-стратеги): Хоча курка має більше нащадків, ніж кінь, вона виявляє турботу про потомство (насиджує яйця, зігріває, захищає та водить курчат). Саме наявність турботи про нащадків відрізняє K-стратегів від r-стратегів

Відкритий мікрофон. Онтогенез метелика відбувається з метаморфозом. Поясніть, які зміни за таких обставин спостерігаються.

Онтогенез із метаморфозом означає, що розвиток організму від народження до смерті супроводжується докорінними перетвореннями. У метелика це повний метаморфоз, який включає чотири чітко розрізнені стадії: яйце, личинка (гусінь), лялечка та доросла особина (імаго).

• Личинка (гусінь): Ця стадія зовсім не схожа на дорослого метелика. Її головна функція — активно харчуватися і рости, накопичуючи поживні речовини.
• Лялечка: Це стадія спокою, під час якої відбуваються найдивовижніші зміни. Органи личинки руйнуються, а на їх місці формуються органи дорослої комахи: крила, хоботок, складні очі.
• Імаго (метелик): Дорослий метелик, що виходить з лялечки, має зовсім іншу будову тіла та спосіб життя. На відміну від гусені, яка повзає і їсть листя, метелик літає і харчується нектаром, а його головна задача — розмноження.

Таким чином, завдяки метаморфозу личинка і дорослий метелик не конкурують між собою за їжу та середовище існування.

Поміркуйте й обговоріть ситуацію. Які переваги мають комахи, яким притаманний розвиток із повним перетворенням, порівняно з тими, у кого розвиток із неповним перетворенням?

Основна перевага комах із повним перетворенням полягає у відсутності конкуренції між личинками та дорослими особинами.

При повному перетворенні (наприклад, у метеликів) личинка (гусінь) і доросла комаха (метелик) живуть у різних середовищах і харчуються різною їжею. Гусінь їсть листя, а метелик — нектар. Це дозволяє уникнути боротьби за ресурси всередині одного виду.

У комах з неповним перетворенням (наприклад, у коників) молоді особини схожі на дорослих і живуть поруч з ними, харчуючись тією ж самою їжею.

Робота в групі. Які форми розмноження тут зображені? Який тип розвитку вони мають? Обґрунтуйте свою відповідь.

На малюнках зображено статеве розмноження для обох тварин.

Курка має прямий тип розвитку.

• Обґрунтування: З яйця вилуплюється курча, яке за своєю будовою дуже схоже на дорослу курку, тільки менше за розміром. Йому не потрібно проходити через стадію личинки та зазнавати докорінних перетворень.

Жаба має непрямий тип розвитку (з метаморфозом).

• Обґрунтування: Із ікринки з’являється личинка — пуголовок, який живе у воді, має зябра та хвіст і зовсім не схожий на дорослу жабу. Згодом пуголовок перетворюється на жабу, втрачаючи хвіст та розвиваючи легені й кінцівки, тобто зазнає повного перетворення (метаморфозу).

Запитання і завдання

1. Яке біологічне значення має процес розмноження?

Процес розмноження має фундаментальне біологічне значення, оскільки він забезпечує відтворення собі подібних, що є ключовою умовою неперервності існування будь-якого виду. Завдяки розмноженню відбувається передача спадкової інформації від батьків до нащадків, а статеве розмноження, зокрема, створює нові комбінації генів, що збільшує генетичну різноманітність і дає видам можливість пристосовуватися до змін у навколишньому середовищі та еволюціонувати.

2. У чому особливості розвитку організмів із метаморфозом?

Особливість розвитку з метаморфозом полягає в тому, що організм проходить через одну або кілька личинкових стадій, які кардинально відрізняються від дорослої особини за будовою, способом життя та типом харчування. Це дозволяє уникнути конкуренції за ресурси (їжу, простір) між личинками та дорослими особинами одного виду, оскільки вони займають різні екологічні ніші.

3. Порівняйте різні репродуктивні стратегії. У яких умовах навколишнього середовища більш ефективною виявляється r-стратегія, а в яких — K-стратегія?

r-стратегія характеризується високою плодючістю, раннім настанням статевої зрілості, коротким життєвим циклом та сильним коливанням чисельності популяцій. Це переважно дрібні тварини, як-от комахи чи гризуни. Ця стратегія виявляється більш ефективною в нестабільних, мінливих умовах середовища, де важливо максимально швидко розмножитись і заселити територію.

K-стратегія, навпаки, передбачає народження невеликої кількості нащадків, яким батьки приділяють багато уваги та турботи. Ця стратегія є ефективною в стабільних умовах із високим рівнем конкуренції, де якість і пристосованість потомства важливіші за його кількість. Це наприклад великі тварини, наприклад, орли або слони.