Глава 10. Жизнедеятельность организмов

10.4. Размножение и развитие

10.4.4. Половые органы животных

Половое размножение встречается у всех типов животных. К половым органам относятся гонады (семенники и яичники), половые протоки (семяпроводы и яйцепроводы), копулятивные органы и дополнительные приспособления (половые железы, семенные сумки). В гонадах созревают гаметы, по половым протокам они переносятся к месту оплодотворения.

У низших беспозвоночных гонады отсутствуют (губки и ресничные черви – половые клетки у них рассеяны по паренхиме) либо рассредоточены по телу. Половые продукты обычно выделяются через ротовое отверстие. У более сложно устроенных животных половые железы возникают на стенках вторичной полости тела. Половые продукты попадают во вторичную полость, а затем по половым протокам выводятся наружу (у членистоногих протоки непосредственно связаны с семенниками и яичниками). У ресничных и ленточных червей, сосальщиков, высших членистоногих имеются специализированные копулятивные органы; у ракообразных и пауков эту функцию выполняют конечности, у некоторых насекомых – ротовые органы, у головоногих – щупальца.

У различных групп позвоночных также существуют большие различия во многих аспектах полового размножения. Половые органы круглоротых представлены лишь одной гонадой, половые продукты выводятся наружу через половые поры в теле животного. Начиная с некоторых рыб, половые органы позвоночных становятся связанными с выделительными органами.

Рыбы раздельнополы (только немногие из них – гермафродиты). Самка, как правило, больше самца (у глубоководных удильщиков – в несколько раз). Большинство рыб размножается несколько раз в жизни, но некоторые (например, дальневосточные лососи) мечут икру только один раз в жизни, после чего погибают. После окончания ухаживания самка вымётывает в воду икринки (до трёхсот миллионов у луны-рыбы), а самец оплодотворяет их молоками (общий объём молок составляет от кубических сантиметров до десятков литров, количество сперматозоидов в них превышает величину 1 млрд/см³). У некоторых рыб (например, акул) оплодотворение внутреннее, и имеется совокупительный орган (иногда его роль выполняют выросты плавников). Некоторые из таких рыб живородящи. Инкубационный период продолжается от нескольких часов (многие тропические рыбы) до 3–4 месяцев (лососи).

Амфибии для размножения должны возвращаться в воду. Ранние стадии развития у них происходят также в воде. Для земноводных характерно относительно сложное поведение при ухаживании (например, брачные концерты лягушек), в этот период усиливается половой диморфизм. Яйцеклетки попадают из парных яичников в клоаку (расширенный отдел задней кишки), а затем оплодотворяются в воде (бесхвостые) или внутренне (безногие и почти все хвостатые). Некоторые земноводные живородящи, но большинство откладывает икру (от 3 до 28 000 икринок), из которой появляются личинки.

Первым условием для обеспечения полностью наземного обитания был отказ от выбрасывания гамет во внешнюю среду (воду) и переход к внутреннему оплодотворению. Этот переход совершился у рептилий. Большинство пресмыкающихся откладывает яйца (у черепах и крокодилов они покрыты плотной скорлупой, у змей и ящериц – мягкие), которые содержат амниотическую жидкость. Таким образом, зародыш как бы плавает в жидкой среде, заменяющей воду. В яйце также имеются желточный мешок, в котором запасена пища для зародыша, и аллантоис, в котором скапливаются продукты метаболизма. Некоторые рептилии яйцеживородящи (оплодотворённое яйцо задерживается в яйцеводе, где детёныш и вылупляется). Истинное живорождение свойственно некоторым ящерицам (яйцо не имеет оболочки, а зародыш питается за счёт материнского организма). Инкубационный период пресмыкающихся длится от 1 месяца до года. Многие пресмыкающиеся строят гнезда.

1

Рисунок 10.4.4.1. Строение амниотического яйца

Половые органы самцов птиц состоят из двух семенников, резко увеличивающихся перед гнездованием. Семяпроводы выходят в клоаку, копулятивный орган есть лишь у некоторых примитивных птиц (страусы, гуси). Половые органы самок состоят из левого яичника и яйцевода, открывающихся в клоаку. Яйца птиц очень похожи на яйца пресмыкающихся. Число яиц в кладке от 1 до 20. Частота размножения и длительность высиживания изменяются от вида к виду. Для птиц характерно сложное поведение в брачный период, включающее ухаживание (пение, брачные игры), строительство гнезда (от ямки на земле до искусно свитых гнёзд ремезов), высиживание яиц и забота о потомстве.

2

Рисунок 10.4.4.2. Выкармливание птенцов – непременная часть заботы о потомстве у птиц

У всех млекопитающих (за исключением наиболее примитивных – яйцекладущих) яйцо утратило скорлупу, зародышевые оболочки преобразовались в плаценту. Это единственный случай у животных, когда орган состоит из клеток, принадлежащих двум организмам (у сумчатых настоящая плацента не образуется). Плацента не только поддерживает обмен веществ между матерью и плодом; она вырабатывает специфические гормоны (эстроген, прогестерон, плацентарный лактоген), стимулирующие развитие молочных желёз и предохраняющие матку от инфекции.

3

Рисунок 10.4.4.3. Строение яичка и семенных протоков у мужчины

4

Рисунок 10.4.4.4. Схема яичника у женщины и овулярный цикл

5

Рисунок 10.4.4.5. Сперматозоиды человека (электронный микроскоп)

Семенники самцов у большинства млекопитающих лежат вне брюшной полости; сперматозоиды развиваются после полового созревания при температуре на несколько градусов ниже температуры внутренних областей тела (у человека – 10 миллионов в сутки на 1 г яичка). Сперма млекопитающих на 7–30 % состоит из сперматозоидов; остальное занимают белки, липиды, углеводы, витамины, гормоны простогландины, соли щелочных металлов и другие вещества, а также вода. При половом акте выделяется несколько миллилитров (у некоторых видов – сотни миллилитров) спермы.

Цикл развития яйцеклеток начинается ещё до рождения самки; лишь немногие из яйцеклеток достигают зрелости и покидают яичник. В отличие от самцов, овуляция – образование женских гамет у самок – и связанная с ней течка (период половой активности) являются периодическими процессами, повторяющимися, в зависимости от вида, раз в несколько суток, недель, месяцев. У человека этот процесс называется менструальным циклом. Если оплодотворения не происходит, то яйцеклетки и слизистая оболочка матки разрушаются и выводятся из организма через влагалище (у человека – каждые 21–30 суток). Если же произошло оплодотворение, то очередная менструация не наступает. Беременность длится от 16 суток (мыши) до 22 месяцев (слоны). Самки рожают живых детёнышей (от одного до двух десятков). Характерная черта всех млекопитающих – наличие молочных желёз.

6

Рисунок 10.4.4.6. Схема строения молочных желёз человека

7

Рисунок 10.4.4.7. Выкармливание детёнышей молоком – типичнейшая особенность млекопитающих