rozmnožování

Definice: Reprodukce (nebo také plození či rozmnožování) je biologický proces, při kterém vznikají noví jedinci – „potomci“ – ze svého „rodiče“ nebo rodičů.

1. Význam rozmnožování

• Život jedince je časově omezený a realizuje se na omezeném prostoru.

• Všechny živé organismy se snaží předat život potomstvu.

• Každý jedinec je paměťové médium s cíleně nedokonalým záznamem:

  • Potomstvo se mírně liší od rodičů díky mutacím a kombinaci genů.

• Rozmnožování je základní vlastnost života:

  • Umožňuje zvyšování počtu jedinců druhu.

  • Zajišťuje využití nových příležitostí v prostředí.

  • Podporuje evoluci a časovou kontinuitu života.

2. Strategie rozmnožování

• Semelparní organismy – rozmnožují se jednou za život a poté hynou.

  • Smyslem jejich života je reprodukce.

  • Příklady: některé druhy ryb (např. lososi), hmyz (např. jepice).

• Iteroparní organismy – rozmnožují se opakovaně během dospělosti.

  • Mají více příležitostí k produkci potomstva.

  • Příklady: savci, ptáci, většina obratlovců.

3. Základní způsoby rozmnožování

• Nepohlavní rozmnožování

  • Potomstvo je geneticky téměř identické s rodičem.

  • Rozdíly vznikají pouze náhodnými mutacemi při replikaci DNA.

  • Mutace mají relativně nízkou frekvenci.

  • Výhody: rychlost, efektivita, není nutný partner.

  • Nevýhody: nízká genetická variabilita.

• Pohlavní rozmnožování

  • Potomstvo je geneticky variabilnější díky kombinaci genů (resp. alel) od obou rodičů.

  • Výhody: vyšší genetická diverzita → lepší adaptace na prostředí.

  • Nevýhody: nutnost hledání partnera, delší proces.

POJMY

• reprodukční strategie

• nepohlavní a pohlavní rozmnožování

• partenogeneze (vývin z neoplozených vajíček)

• oplození vnější a vnitřní

• vejcorodost - živorodost

• typy gamií (monogamie, polygamie, promiskuita)

• boj o sexuálního partnera (výběr samic, přímá a nepřímá kompetice samců)

• načasování rozmnožování - období páření a utajená březost

nepohlavní rozmnožování = reprodukce jednoho rodičovského organismu, potomstvo je s ním geneticky prakticky identické (vznikají rodičovské klony)

pohlavní rozmnožování = reprodukce vyžadující dva rodičovské organismy, jejich potomstvo je geneticky rozmanité a odlišné od každého z rodičů

gamety = pohlavní buňky (spermie ♂ a vajíčka ♀)

zygota = oplozené vajíčko (vzniká po splynutí se spermií)

genetická variabilita = genetická rozmanitost (=odlišnost jedinců na úrovni DNA)

klon = geneticky identický jedinec

pučení = u živočichů způsob nepohlavního rozmnožování vytvářením klonů rostoucích z rodičovského organismu

mitóza = způsob dělení eukaryotních buněk, kdy z jedné 2n buňky vznikají dvě 2n buňky (2n = diploidní)

meióza = způsob dělení eukaryotních buněk, kdy z jedné 2n buňky vznikají čtyři 1n buňky (1 n = haploidní)

crossing over = proces výměny částí DNA mezi homologními chromozomy, k němuž dochází v profázi prvního meiotického dělení

gonochorismus = jednopohlavnost (samec ♂ a samice ♀ jsou odděleného pohlaví)

hermafroditismus = oboupohlavnost ( jedinec ⚥ má obě pohlaví)

Výběr sexuálního partnera

Klíčovými myšlenkami zde mohou být např. tyto:

• samice investují do potomstva více energie a zdrojů, proto si samce vybírají (stojí o “kvalitu”), samci naproti tomu chtějí své geny předat maximálnímu počtu samic (stojí o “kvantitu”)

• biologická zdatnost může být definována jako reprodukční úspěšnost ve srovnání s ostatními jedinci populace (aneb nejde o to přežít, ale o to rozmnožit se)

• samci soutěží o přízeň samic, což vede k jejich přímé kompetici projevující se sexuálním dimorfismem (často s extravagantními prvky typu paroží, ocasy, pestré zbarvení apod.) a růstem velikosti jejich těla

• přímá kompetice samců nabývá různých podob od jejich individuálních soubojů po skupinové předvádění (např. tok)

• v případě kopulace samice s více samci se uplatňuje nepřímá kompetice samců v podobě odstraňování cizích spermií složitěji utvářeným penisem, výplach cizího ejakulátu svým vlastním, soutěže spermií různých samců o oplodnění vajíčka, zátkování samice, hlídání samice apod.

• u mnoha živočichů se setkáváme s péčí o potomstvo, které zvyšuje šanci potomstva na přežití

• u sexuálně se rozmnožujících živočichů existují různé systémy páření, monogamie (1 ♂+1 ♀), polygamie (polygynie: 1 ♂+více ♀, polyandrie: více ♂+1 ♀), a promiskuita (více ♂+ více ♀).

Shrnutí:

1. Základní dělení rozmnožování

• Nepohlavní rozmnožování

  • Produkuje geneticky (více méně) totožné jedince.

  • Probíhá mitózou u eukaryot, prostým kopírováním chromozomu u prokaryot.

  • Výhody: rychlost, efektivita, není potřeba partner.

  • Nevýhody: žádná genetická variabilita.

  • Příklady: nezmaři, mšice (mohou kombinovat oba způsoby).

• Pohlavní rozmnožování

  • Produkuje geneticky rozmanité potomstvo díky kombinaci alel od obou rodičů.

  • Probíhá meiózou, redukčním dělením s redukcí chromozomů na polovinu.

  • Výhody: genetická variabilita, adaptabilita.

  • Nevýhody: nutnost najít partnera, pomalejší proces.

2. Oplození

• Vnější oplození

  • Probíhá mimo tělo samice.

  • Typické pro vodní organismy (ryby, obojživelníci).

• Vnitřní oplození

  • Probíhá v těle samice.

  • Způsoby přenosu spermií:

    • Aktivní kopulace (penis, kloaka).

    • Vyzvedávání spermaték samicí.

  • Výhody: větší šance na úspěšné oplodnění.

3. Systémy páření

• Monogamie – 1 samec + 1 samice.

• Polygamie

  • Polygynie – 1 samec + více samic.

  • Polyandrie – více samců + 1 samice.

• Promiskuita – neomezené páření více jedinců.

• Konkurenční strategie samců

  • Odstraňování cizích spermií.

  • Soutěž spermií o oplodnění vajíčka.

  • Zátkování samic.

4. Určování pohlaví

• Genetické určování pohlaví

  • Typ Drosophila (XX, XY) – samci XY, samice XX.

  • Typ Abraxas (ZZ, ZW) – samci ZZ, samice ZW.

  • Haplodiploidní systém – u eusociálního hmyzu (včely, mravenci).

• Určování pohlaví prostředím – některé plazi (např. krokodýli).

5. Reprodukční strategie

• Omezování inbreedingu (příbuzenského křížení).

• Partenogeneze – rozmnožování z neoplozených vajíček.

• Kompetice samců o samice (větší velikost samců).

• Obětování samců pro zvýšení reprodukčního úspěchu (pavouci, kudlanky).

• Srůst těl obou partnerů (hlubokomořští ďasi).

6. Vývoj embrya a péče o potomstvo

• Typy rozmnožování podle vývoje embrya:

  • Oviparie – kladení vajec do vnějšího prostředí.

  • Viviparie – vývoj embrya v těle samice.

• Péče o potomstvo:

  • Ochrana.

  • Výživa.

  • Učení.

• Živorodí savci:

  • Vačnatci – porod nedokonale vyvinutého embrya, vývoj ve vaku.

  • Placentální savci – embryo živeno placentou, porod vyvinutého mláděte.

7. Embryonální diapauza (utajená březost)

• Dočasné zastavení vývoje embrya při nepříznivých podmínkách.

• U savců probíhá ve stádiu blastocysty, která se neimplantuje do děložní sliznice.

• Příklady živočichů:

  • Lasice hranostaj, srnec obecný, klokan rudý.

• Srnec obecný:

  • Říje v červenci/srpnu.

  • Březost trvá 38–40 týdnů.

  • Embryo se nevyvíjí prvních 4–5 měsíců, růst pokračuje až koncem roku.

  • Porod v květnu – obvykle 2 mláďata.