Как происходит оплодотворение у млекопитающих кратко

Обновлено: 05.07.2024

Оплодотворения (сингамии) — процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет) растительных и животных организмов, лежит в основе полового размножения. Результате оплодотворения образуется зигота, которая дает начало новому организму.

Биологическое значение оплодотворения заключается в том, что в результате слияния клеток с разной наследственностью при половом размножении образуется более жизнеспособное потомство, чем при бесполом размножении. У покрытосеменных происходит двойное оплодотворение, обеспечивает образование зародыша и запаса питательных веществ.

Общая характеристика

Различают внешнее заплидення, при котором слияние гамет происходит вне тела самки, и внутреннее заплидення, при котором гаметы сливаются в теле самки. Внешнее оплодотворение наблюдается у многих беспозвоночных, рыб, бесхвостых земноводных, которые откладывают половые продукты в окружающую среду. Оплодотворение у этих животных, а также развитие зиготы зависит от условий среды. У животных с внутренним оплодотворением (преимущественно наземных животных) есть специальные придаточные половые органы для переноса спермы из тела самцов в тело самок. Этот процесс требует согласования действий самца и самки, и поэтому у животных выработались сложные формы поведения (половые инстинкты), которые обеспечивают эту согласованность.

Заплидення происходит в результате активного движения сперматозоида к яйцеклетке, благодаря веществам, выделяемых гаметами. При слиянии мужской и женской половых клеток, имеющих одинарный набор хромосом, восстанавливается диплоидный набор хромосом, характерный для соматических клеток организма. У бактерий, сине-зеленых водорослей и некоторых грибов типичного полового процесса нет.

Оплодотворение у растений

У низших растений наблюдаются различные виды полового процесса: изогамия (слияние одинаковых по размеру гамет), гетерогамия (слияние разных по размеру гамет), оогамия (оплодотворение подвижной мелкой мужской клеткой неподвижной и большей по размеру женской), конъюгация и др. В мохообразных и папоротникообразных сперматозоиды, развивающиеся в антеридиях, движутся в водной среде до архегония, в котором и происходит заплидення яйцеклетки. Высшим растениям свойственна оогамия. В цветочных растений оплодотворению предшествует опыление. У покрытосеменных происходит так называемое двойное оплодотворение.

У покрытосеменных пыльцевая трубка за короткое время проходит через рыхлую ткань столбика и через микропиле проникает в зародышевого мешка. Рост пыльцевой трубки активизирует вегетативная клетка, размещенная в заключительной части. По вегетативной клеткой в пыльцевой трубку переходит генеративная клетка, из которой в результате митотического деления образуются два спермия. В отдельных случаях сперматозоиды могут образовываться еще в пыльники.

В месте контакта трубки с зародышевым мешком стенки последнего ослизняются и пыльцевая трубка проходит внутрь. Достигнув яйцеклетки, пыльцевая трубка разрывается и из нее выходят два сперматозоиды, а вегетативная клетка трубки разрушается. Сперматозоиды выходят и один из них сливается с ядром яйцеклетки, образуя зиготу, а второй — с вторичным (диплоидным) ядром центральной клетки, которая дает начало эндосперма. Таким образом, в зародышевом мешке происходит открытое профессором Киевского университета Святого Владимира (теперь имени Тараса Шевченко) С. Г. Навашиным (1898) двойное оплодотворение. Значение двойного оплодотворения заключается в том, что и зигота, и первичная клетка эндосперма, имея двойную наследственность, приобретают большую жизнеспособности и приспособленности к условиям существования. Отсюда становится понятной роль многочисленных приспособлений в морфологии и физиологии цветка, направленных на обеспечение перекрестного опыления.

В зародышевый мешок может проникать несколько пыльцевых трубок. Однако сперматозоиды этих трубок не участвуют в оплодотворении и дегенерируют. Когда в завязи есть несколько семенных зачатков, то в каждом из них происходит описанный выше процесс.

Оплодотворение у млекопитающих

У млекопитающих оплодотворение является внутренним и происходит в результате полового акта, когда мужчина вводит свой половой орган в отверстие влагалища самки. После того, как у самца состоится эякуляция, большое количество сперматозоидов движется к яйцеклетке.

Искусственное оплодотворение

Различают два вида искусственного оплодотворения екстраткорпоральне (вне тела женской особи в общем случае, или самки) и интркорпоральне (в теле самки).

Екстраткорпоральне оплодотворения представляет собой оплодотворения в лабораторных условиях, в том числе так называемым методом in vitro. При этом яйцеклетки хирургическим путем удаляются из женского репродуктивного тракта и оплодотворяются сперматозоидами. На второй день (4-клеточная стадия) эмбрион возвращают к фаллопиевой трубы или матки, где его развитие продолжается. Если сперматозоиды слишком слабы, чтобы проникнуть к яйцеклетке, или их содержание в сперме очень имели, то может быть проведена операция по вживлению отдельно взятого сперматозоида прямо внутрь яйцеклетки.

Интркорпоральне оплодотворение происходит тогда, когда полученная от самца сперма используется для впрыска во влагалище или в матку самки. В последнем случае предварительно необходимо отделить сперматозоиды от жидкости, в которой они находятся. В случае бесплодия у людей также может использоваться пересадка сразу и яйцеклетки и сперматозоидов прямо в фаллопиевых труб, где оплодотворения проходит естественным путем. Эта технология называется англ. Gamete intra-fallopian transfer (GIFT).

И яйцеклетки, и сперматозоиды могут быть заморожены для дальнейшего использования во время искусственного оплодотворения.

Млекопитающие занимают господствующее положение в мире животных благодаря своему уровню развития. Одним из показателей эволюционного превосходства являются особенности размножения и развития млекопитающих. Высшие животные размножаются половым путём, при котором новый организм формируется за счёт слияния мужской и женской половых клеток. В большинстве своём звери — живородящие, которые вскармливают своё потомство молоком.

Органы размножения и оплодотворения

У млекопитающих половые органы парные, и расположены зеркально в правой и левой части тела. К ним относятся:

Яичники — женские половые органы, в которых созревают яйцеклетки (крупные и малоподвижные клетки с большим запасом питательных веществ).
Семенники — мужские половые органы, которые в большом количестве вырабатывают сперматозоиды (очень подвижные клетки микроскопических размеров).

Оплодотворение у млекопитающих внутреннее. Оно осуществляется при слиянии половых клеток (гамет), в результате чего образуется зигота — диплоидная клетка, содержащая в себе набор хромосом. Он состоит из 50 % хромосом яйцеклетки и 50 % хромосом сперматозоида.

Оплодотворённая яйцеклетка превращается в многоклеточный зародыш. Он попадает в матку — специальный орган, который служит для вынашивания потомства. Это одна из особенностей размножения млекопитающих, поскольку матка есть только у представителей этого класса.

Зародыш прирастает к стенке матки, и в этом месте формируется плацента — эмбриональный орган, обеспечивающий связь плода с организмом матери. Кровеносные сосуды зародыша соприкасаются с сосудами матери, из которых тот получает кислород и питательные вещества и из которых выводится углекислый газ и вредные продукты обмена. Период внутриутробного развития зародыша называется беременностью.

Основные стадии развития зародыша

Первые стадии развития зародыша схожи с теми, что характерны для других позвоночных животных. Единственная зигота, образованная путём слияния яйцеклетки и сперматозоида, начинает активно делиться. В результате образуется многоклеточный организм в форме шара.

Следующим этапом развития является формирование у зародыша пищеварительной трубки, хорды, внутренних органов, нервной трубки, из которой впоследствии развивается полноценный мозг.

Рис. 2. Стадии развития зародыша млекопитающих.

Продолжительность эмбрионального развития у млекопитающих различна и зависит от размеров животного: чем они больше, тем дольше длится беременность. К примеру, беременность у хомячков длится 11–15 суток, в то время как у слона она растягивается до 22 месяцев.

В процессе своего эмбрионального развития зародыш млекопитающих поэтапно становится похож на представителей разных классов, начиная от простейших. Поначалу зародыш напоминает кишечнополостное животное, затем — малька рыбы, земноводного. И лишь на поздних стадиях развития зародыш приобретает черты млекопитающего.

Беременность завершается родами, в ходе которых плод покидает матку и появляется на свет. После первого вдоха у новорождённого детёныша начинается постэмбриональный период развития.

Забота о потомстве

В большинстве случаев детёныши млекопитающих рождаются в тёплое время года, в конце весны или летом. Для рождения потомства мать выбирает укромное место, устраивая там логово или нору. Некоторые представители млекопитающих не нуждаются в длительном материнском уходе и почти сразу после рождения готовы следовать за матерью.

Важной составляющей заботы о потомстве у млекопитающих является вскармливание молоком, содержащим большое количество питательных веществ. Именно способность кормить детёнышей молоком и дало названию классу.

Рис. 3. Вскармливание детёнышей молоком.

Родители не только выкармливают потомство, но также оберегают от врагов, согревают своим теплом, учат самостоятельно находить пищу, охотиться, скрываться от врагов.

Об особенностях размножения у млекопитающих можно кратко рассказать в докладе на уроке биологии в 7 классе.

Что мы узнали?

Млекопитающие — преимущественно живородящие организмы. Зародыш формируется из зиготы, сформированной путём слияния мужской и женской половых клеток. В результате зародыш получает наследственную информацию и от отца, и от матери. В дальнейшем он развивается в утробе матери, но и после рождения родители не оставляют свое потомство и всячески заботятся о нём.

Оплодотворение у животных происходит по единому плану и представляет собой слияние яйцеклетки и сперматозоида. При этом вклад сперматозоида в будущую зиготу — только его генетический материал (гаплоидный набор хромосом), содержащийся в ядре. В момент соприкосновения сперматозоида с яйцеклеткой передняя часть сперматозоида превращается в трубочку, через которую выделяется содержимое сперматозоида. По сути, это только ядро с наследственным материалом. Сразу после контакта сперматозоида с яйцеклеткой на её поверхности образуется оболочка, которая не даёт проникнуть в яйцеклетку другим сперматозоидам. Одновременно происходит и перестройка цитоплазмы. Только после этого наследственный материал сперматозоида, попавшего в яйцеклетку, объединяется с генетическим материалом яйцеклетки. Таким образом получается зигота

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Млекопитающие… Признак, давший название этому классу животных, выбран не случайно. Приспособления, связанные с живорождением и выкармливанием детёнышей молоком, сыграли большую роль в эволюции животного мира нашей планеты.

Органы размножения млекопитающих парные – расположены справа и слева. У самок – яичники, у самцов – семенники. В яичниках созревают яйцеклетки, которые (в отличие от яйцеклеток птиц и рептилий) имеют микроскопические размеры. В семенниках вырабатываются сперматозоиды (подвижные мужские половые клетки).

Оплодотворение у млекопитающих, как и у всех наземных животных, внутреннее. Осуществляется оно в верхней части яйцевода, где встречаются яйцеклетка, опустившаяся туда из яичника, и сперматозоид, поднявшийся вверх по яйцеводам.

Яйцеклетка после оплодотворения, двигаясь вниз по яйцеводу, дробится – превращается в многоклеточный зародыш. Зародыш попадает в специальный орган, который служит для вынашивания потомства и существует только у млекопитающих - матку. Место прирастания зародыша к стенке матки – плацента. Она образуется благодаря врастанию зародышевых оболочек в стенку матки. Плаценту также называют детским местом. Принципиальное отличие млекопитающих от других позвоночных заключается в развитии плаценты в матке. Кровеносные сосуды развивающегося зародыша очень близко соприкасаются с кровеносными сосудами матери. Через них происходит удаление углекислого газа и вредных продуктов обмена из развивающегося зародыша и поступление к нему питательных веществ и кислорода от матери.

Значение матки трудно переоценить. Возможность внутриутробного развития не только надёжно защищает зародыш, но и обеспечивает его питанием. Период такого развития называется беременностью. Благодаря беременности на свет рождаются вполне сформировавшиеся детёныши.

Первые стадии развития зародыша совпадают с теми, что наблюдаются у других позвоночных животных. Единственная поначалу клетка делится надвое, потом каждая из них ещё надвое и т. д. Так образуется многоклеточный организм в форме шара.

Затем часть клеток этого шара как бы втягивается внутрь – зародыш становится двухслойным. Далее у него формируются пищеварительная трубка, хорда, нервная трубка, выделяется средний слой клеток (мезодерма) и внутренние органы. В процессе своего развития зародыш сначала похож на двухслойное кишечнополостное животное, позднее – на малька рыбы: имеется хвост, зачатки жаберных щелей. Затем формируются лёгкие и второй круг кровообращения, конечности – на этой стадии зародыш напоминает уже эмбрион земноводного.

На позднейших стадиях развития у зародыша появляются черты собственно млекопитающего: четырёхкамерное сердце, шерсть и т.д.

Длительность развития зародыша в матке у разных млекопитающих различна. Чем больше размеры животного, тем продолжительнее беременность. Продолжительность развития эмбриона зависит и от экологии вида. У животных, рождающих детенышей в норах с теплыми гнездами, беременность короткая: у домовой мыши – 18 суток, у серой полевки – до 23 суток, а у хомячков, к примеру, она длится 11–15 суток, у собаки – 2 месяца. Больше она у крупных норников (например, у сурков) и у белок, устраивающих гнезда на деревьях, – около 30-40 суток. Наиболее продолжительная беременность у зверей, детеныши которых сразу же после рождения следуют за матерью: у коровы 9 месяцев, у крупных китов почти год, а у слона – 20–22 месяца. Размеры влияют и на количество детёнышей: у крупных животных их 1–2, а у мелких может быть один или даже два десятка.

Когда заканчивается срок беременности, наступают роды. Мышцы матки сокращаются и выталкивают плод через половое отверстие наружу. Детёныш делает вдох – и его лёгкие расправляются, после этого он может дышать сам. Пуповина может разорваться или мать сама перегрызает её.

Детёныши млекопитающих рождаются обычно в конце весны или летом (в период наиболее благоприятный для выращивания потомства). Появление на свет остаётся самым уязвимым этапом в жизни млекопитающих. Поэтому для рождения потомства мать подбирает укромное место. Многие животные устраивают норы, логова (обычно в том случае, когда детёныши требуют длительного ухода). Некоторые звери приносят вполне приспособленное к жизни потомство: чуть ли не сразу после рождения готовое следовать за матерью.

Кроме вскармливания молоком, родители защищают детёнышей от врагов, согревают их своим теплом. Материнское молоко содержит все необходимые для развития малыша вещества (воду, жиры, белки, углеводы, витамины, минеральные соли) и очень легко усваивается. Длительное время родители обучают детенышей находить пищу, охотиться, укрываться от врагов и т. д. У некоторых млекопитающих в воспитании потомства принимают участие подросшие дети из предыдущего выводка. Известны такие пестуны у медведей.

Как и у других животных, жизнь млекопитающих меняется по сезонам года. Это связано с сезонными изменениями условий обитания и важнейшими жизненными этапами животных: размножением, воспитанием потомства, зимовкой.

Подготовка к размножению сопровождается образованием семейных пар, табунов, гаремов. Спариванию предшествуют турнирные бои между самцами, которые выражаются у одних только позами угрозы и выпадами в сторону конкурента, а у других – настоящими побоищами. Иногда между спариванием и появлением детенышей проходит довольно длительный период. Например, у многих оленей спаривание бывает осенью, а детеныши появляются весной.

Появление детенышей приурочено к наиболее благоприятному периоду для выращивания потомства: в основном к концу весны – началу лета. К этому времени животные меняют места обитания, перемещаются в заросли кустарников, овраги, нагромождения камней и другие укрытия. Здесь они устраивают норы, логова, строят гнезда.

Когда детеныши подрастут, семьи перемещаются в наиболее богатые кормом места: долины рек, луга. Родители учат детенышей находить корм и спасаться от врагов.

Период подготовки к зиме у млекопитающих отличается интенсивным питанием – они "жиреют". В определенное время звери линяют: сменяют темную летнюю шерсть на густую белую шубу.

Относительная приспособленность животных, меняющих зимой окраску, очевидна в том случае, когда снег долго не выпадает и белые зайцы, горностаи, ласки становятся очень заметными на фоне темной почвы. Многие грызуны делают запасы корма на зиму. Белки заготавливают орехи, желуди, шишки, сушат грибы, нанизывая их на острые сучки. Большие запасы (до 3-4 кг) делают лесные мыши . Около 10 кг семян, корней, побегов растений запасает на зиму в норах полевка-экономка . Большие запасы веточного корма делают бобры , затаскивая его в воду вблизи от хатки.

Готовясь к зиме, некоторые млекопитающие объединяются в крупные группы (стаи, стада, прайды, табуны), что облегчает зимнее существование, добывание пищи. Крупные стада образуют олени , в стаи объединяются волки , а львы – в прайды. Летучие мыши, китообразные, копытные осенью перемещаются к югу, совершая настоящие сезонные миграции. Однако для млекопитающих далекие миграции не так характерны, как для рыб и птиц.

Зимовка – заключительный этап годового цикла. При уменьшении запасов корма и ухудшении условий его добывания некоторые млекопитающие впадают в спячку. В настоящую зимнюю спячку впадают суслики, сурки, ежи, летучие мыши – у них снижается температура тела, уменьшается число дыхательных движений и сердечных сокращений. У медведей, енотовидных собак, барсуков зимний сон неглубокий, температура тела и частота дыхательных движений меняются мало. В малоснежные теплые зимы такие звери могут не впадать в зимний сон. Хорошо известны не залегшие в берлогу медведи-шатуны. Зимой в берлоге у медведицы появляются медвежата.

Число млекопитающих существенно меняется по годам. Это связано с изменением запасов кормов, заболеваниями, обилием врагов, другими факторами.

Численность белки существенно различается в богатые и бедные кормом годы. В первую очередь это зависит от урожая хвойных растений. В неурожайные для этих растений годы белки вынуждены тратить больше времени на поиск других кормов, совершать большие перемещения. У них бывает меньше детенышей, иногда они даже гибнут от голода и холода. Резкое увеличение численности мелких грызунов происходит в "мышиные" годы. Известны активные перемещения и гибель грызунов-леммингов после их массового размножения и истощения кормов.

Прогнозирование массового размножения грызунов, вредящих сельскохозяйственным растениям, важно для эффективной борьбы с ними.

Интерактивный урок-тренажёр

(Пройдите все страницы урока и выполните задания 1 - 7 и 11)

Особенности размножения и разви тия отличают млекопитающих от дру гих классов позвоночных животных. Эволюция системы размножения зве рей – от утконоса до высших млекопи тающих – шла по пути совершенствова ния органов выкармливания детёнышей молоком и органов развития зародыша внутри материнского организма. Клоа ка, объединяющая низших зверей с пре смыкающимися и птицами, исчезает, возникает матка. Рождение из яйца за меняется живорождением. С точки зре ния строения организма, только у выс ших млекопитающих есть матка и пла цента – органы для обеспечения внутри утробного развития зародышей.

Только млекопитающие выкармли вают детёнышей молоком – веществом, которое содержит всё необходимое для развития детёныша. Только высшие млекопитающие могут обеспечить сво ему потомству такую защиту, которая не повлечёт за собой сокращение числа детёнышей.

Образ жизни и поведение млекопитающих, как и других животных, меняется в связи с сезонными изменениями условий обитания. Осенью звери линяют. Неблагоприятное зимнее время многие проводят в спячке, а другие делают запасы кормов. Немногие совершают миграции. Численность млекопитающих зависит от кормовых условий, болезней, хищников.

Читайте также: