Adaptacije koje omogućavaju produzetak vrste

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz biologije i ekologije.

Sva živa bića na ovom svetu imaju jedan veoma bitan zajednički cilj. Taj cilj je da za sobom ostave sto veci broj potomaka koji će nositi njihove gene i omogućiti postojanje njihove vrste na ovoj planeti. Da bi ostvarili ovaj cilj svi su pribegli jednom istom procesu koji nazivamo razmnozavanje (ili još univerzalnije reprodukcija) .
Ipak, svaka vrsta se u ovom procesu snalazi na sebi svojstven način. U želji da njihovo potomstvo bude što veće, svako je razvio svoju taktiku i svoj mehanizam razmnožavanja. Polazeći od najsitnijih kao sto su jednoćelijski Protista, pa do onih najkrupnijih kao sto su odredjene vrste sisara;pronaći ćemo najrazličitije adaptacije koje omogućuju produzetak vrste. U toku duge evolucije života na Zemlji, svaka vrsta se prilagodjavala uslovima sredine u kojoj ostavljaju svoje potomstvo. Od stepena njihove prilagodjenosti zavisi i njihov uspeh u ostavljanju što većeg broja mladih jedinki.
Ove adaptacije se ogledaju kako u raznim tipovima reprodukcije, razlicitoj gradji reproduktivnog sistema, u različitom odnosu odraslih jedinki prema svojim mladima, kao i u medjusobnom odnosu partnera kada je u pitanju polno razmnožavanje. Uslovi u zivotnoj sredini takodje bitno odredjuju vreme reprodukcije.


BESPOLNO RAZMNOŽAVANJE


Najjednostavniji, najbrži i ujedno energetski najmanje zahtevan proces razmnožavanja je upravo bespolno razmnožavanje.
Sposobnost bespolnog razmnožavanja u velikoj meri olakšava ostavljanje potomstva. Jedinke koje imaju ovu sposobnost ne moraju da troše svoju energiju na pronalaženje partnera za razmnožavanje. Ne moraju ni da troše energiju za za proizvodnju polnih ćelija. Sve što treba da urade jeste da se podele mitotičkom deobom, kada su u pitanju jednoćelijski organizmi, ili da mitotičkom deobom svojih već postojećih telesnih ćelija proizvedu organizam identičan svom, kada su u pitanju višećelijske životinje.
Ukoliko se radi o jednoćelijskim protistima, kod njih je najzastupljeniji način razmnožavanja binerna deoba. Ovo su mitotičke deobe kojima od jedne nastaju dve nove jedinke sa identičnim genetskim materijalom koji je imala jedinka roditelj.
Za filum Zoomastigina je karakteristična uzdižna binerna deoba, dok je za Ciliata karakteristična poprečna deoba. Filum Sporozoa ima sposobnost multipne deobe- šizogonije. Ovaj način razmnožavanja omogućava da od jedinke roditelja nastane više novih jedinki. Ova tehnika razmnožavanja je veoma efikasana. Sa obzirom na to da su Sporozoa isključivo parazitski oblici, u njihovom je interesu da kada pronadju telo domaćina, pogodno za svoj razvoj, to onda maksimalno brzo i iskoriste da se namnože. Šizogoniji pribegavaju i neke vrste Sarcodina i Zoomastigina. U ovom procesu prvo se deli jedro nekoliko puta , a zatim se deli i citoplazma na onoliko delova koliko ima i jedara.
Od višećelijskih organizama , mitotičkom deobom telesnih ćelija (bespolno) se razmnožavaju neki dupljari i neke planarije.
Medjutim ima dupljara, sundjera pa i planarija koji se razmnožavaju pupljenjem. Ovo je takodje vid bespolnog razmnožavanja kod kojeg pojedini delovi tela intenzivnije rastu i obrazuju novu jedinku. Pupljenje može biti spoljašnje ili unutrašnje. Kada je pupljenje spoljašnje novonastale jedinke često ostaju trajno vezane za roditelja. Na taj način se obrazuju na primer kolonije sundjera i korala. Kao poseban način razmnožavanja treba još navesti i obrazovanje specifičnih oblika za preživljavanje nepogodnih uslova sredine. Tako neki sundjeri obrazuju gemule u procesu unutrašnjeg pupljenja označenog kao gemulacija (gemulacija je najčešća kod rečnih sundjera,kod kojih se gemule prenose pokretima vode i na taj način se još i rasejavaju) . Gemule liče na male lopte koje poseduju zaštitne omotače koji omogućuju preživljavanje do novog pogodnog perioda, kada se iz njih razvijaju nove jedinke. Uloga omotača (ovde je to dvostruka opna od spongina) je da zaštiti embrionalne ćelije od svih negativnih uticaja spoljašnje sredine.
Na prvi pogled bi se reklo da je bespolno razmnožavanje savršeno. Ne zahteva mnogo energije i hrane za obrazovanje polnih ćelija, ne zahteva brigu o potomstvu, obavlja se brzo i jednostavno i omogućuje nastanak velikog broja novih jedinki.
Zašto se onda svi ne razmnožavamo bespolno?Razlog je jednostavan. Ovaj način razmnožavanja ima svoje nedostatke. Glavni nedostatak je u tome da ne obezbedjuje dovoljno veliku varijabilnost medju jedinkama vrste. Varijabilnost se svodi na slučajne greške u procesu brze replikacije DNK , koje izazivaju genske mutacije. Iako su genske mutacije česte one nisu dovoljne da održe jednu vrstu u životu kada se radi o prilagodjavanju u nestabilnim sredinama.
Većina životinja živi u takvim uslovima životne sredine koji se menjaju u toku vremena . Nastajanjem novih jedinki koje imaju različite genetičke potencijale, omogućuje se raznovrsno potomstvo. Na ovaj način se obezbedjuje da se neke od novonastalih jedinki prilagode na nove uslove životne sredine.
Da bi došlo do polnog razmnožavanja prvo moraju da se proizvedu jajne ćelije i spermatozoidi. Dešavaju se rekombinacije u toku mejotičke deobe, a zatim se varijabilnost povećava spajanjem muške i ženske polne ćelije.
Promena klimatskih uslova staništa, promena raspoložive hrane na meniju novonastale bakterije i virusi na koje treba prilagoditi imuni sistem su dovoljan razlog za početak upražnjavanja polne reprodukcije.
Čak su i mnogi hermafroditi, koji u suštini mogu sami sebe da oplode, ipak pristalice parenja sa drugim jedinkama njihove vrste, kako bi što bolje obezbedili svoj opstanak.

RAZMNOŽAVANJE U VODENOJ SREDINI

Iako se polno razmnožavanje svodi na spajanje muške i ženske polne ćelije , gde u procesu fertilizacije nastaje zigot;različita staništa su uslovila i različite vidove oplodnje. Fertilizacija u vodenoj sredini je u većini slučajeva spoljašnja. Prednosti spoljašnjeg oplodjenja su u tome što se embrion razvija van tela majke. Umesto da svoju energiju troše na čuvanje embriona i njihovu ishranu unutar svog tela, ove ženke većinu svoje hrane troše na proizvodnju što većeg broja jajašaca. Ovo je neophodno u sredini u kojoj žive, jer jajašca često bivaju pojedena, oštećena ili jednostavno spermatozoidi ne stignu do njih da ih oplode. Ogroman broj jajašaca povećava šansu da će bar neka od njh biti oplodjena i da će se iz njih razviti nova jedinka.
Bakalar na primer proizvode šest miliona jajašaca u toku sezone parenja. Američka biserna školjka-jedna vrsta ostrige, može i bolje. Proizvede 115 miliona jajašaca u jednoj sezoni, a to ponavlja 5 ili 6 puta godišnje. To je ukupno oko 700 miliona jajašaca za jednu godinu, od kojih samo par njih opstane da zameni svoje roditelje.
Pošto spermatozoidi ne mogu dugo da prežive u spoljašnjem okruženju, vodene životinje su smislile još neke strategije razmnožavanja. Ove strategije povećavaju šansu da spermatozoid pronadje jajašce iste vrste i oplodi ga.
Mužjaci i ženke gore navedene vrste ostriga, nastanjuju iste lokacije. Kod njih polne ćelije sazrevaju u isto vreme. Ovo im omogućuje da se sinhronizovanim ispuštanjem gameta u spoljašnju sredinu, muške i ženske polne ćelije lako sretnu. Mužjaci prvi izbacuju spermatozoide. Spermatozoidi sadrže hemijsku supstancu koja na ženke utiče kao afrodizijak, tako da i one počnu da ispuštaju jajašca.Tada dolazi do spoljašnjeg oplodjenja.
Takodje i mnoge životinje koje imaju sesilan način života moraju da usklade vreme izbacivanja gameta u spoljašnju sredinu, ukoliko žele da opstanu kao vrsta. Najfascinantniji primer sinhronizovanog razmnožavanja su Veliki koralni sprudovi Australije. Duž obale dugačke oko 2000 kilometara živi oko 200 različitih vrsta korala. U toku nekoliko večeri u kasno proleće svaki koral ispušta muške ili ženske polne ćelije u vodu, ili i jedne i druge u slučaju hermafroditnih vrsta. Cela obala vrvi od gameta.
Kako se onda u tom haosu prepznaju gameti iste vrste?Odgovor je u tome da jajašca sadrže vezikule (mikroskopski sitne) pune supstanci koje su neodoljive spermatozoidima njihove vrste. Posle oplodjenja , stvaraju se membranozne barijere oko jaja koje ne dozvoljavaju prodiranje drugih spermatozoida.
Kada su u pitanju korali,kao i mnoge druge vodene životinje,početak parenja često ima veze sa periodima plime i oseke ili sa mesečevim menama (kao kod paolo crva) .
Nekada pripadnici jedne vrste životinja naseljavaju različite lokalitete u moru. Ipak, kada dodje vreme parenja svi se okupe na jednom mestu. Tako na primer okeanska vrsta lignji Loligo opalesceus zive u svojim skloništima u otvorenom Pacifiku. Kada dodje vreme za razmnožavanje svi migriraju na mesto koje je nešto malo udaljeno od obale Kalifornije. Ovde se mužjaci trude da oplode što više ženki , tako što im se udvaraju menjajući boju svog tela. Ženke ove vrste ne mogu da proizvedu veliki broj jajašaca, zato što žive izuzetno brzim načinom života. One su uvek u pokretu, loveći svoj brzi plen. To im oduzima dosta od reproduktivne energije. Verovatno se baš zato kod njih razvio jedan vid unutrašnjeg oplodjenja. Mužjaci imaju specijalnu reproduktivnu ručicu-hectocotylus, pomoću koje ubacuju paketiće sperme (spermatofore) u telo ženke. Tek posle dan dva kapsula u kojoj se nalaze spermatozoidi se dezintegriše, a spermatozoidi se oslobode.
Pojava spermatofora , kao paketica u kojima se čuva sperma, javlja se još i kod nekih pijavica i nekih rakova, kao i kod nekih oktopusa na primer Argonanta, Termoctopus, Ocythoe (mali okeanski oktopodi) . Medjutim nemaju samo vodene
životonje spermatofore. Imaju ih na primer i neki insekti koji žive na kopnu. Čemu onda služe spermatofore u vodi a čemu na kopnu?

Unutrašnje oplodjenje i briga za mlade u vodi

Mada je za većinu vodenog sveta karakteristično spoljašnje oplodjenje, neki su se ipak odlučili za unutrašnje. U tu svrhu su i razvili kopulatorne organe koji predstavljaju modifikacije odredjenih ekstremiteta. Na primer kod familija Scilliorhinidae i Rajidae, koje spadaju u ribe sa hrskavičavim skeletom,odredjena peraja su modifikovana u kopulatorni organ-pterygopodium. Ženke ajkula nekada neguju svoje mladunce unutar tela ili izbacuju oplodjena jajašca obmotana specifičnom zajedničkom membranom koja podseća na torbicu, koju one okače o morsko rastinje.
Zubati šaran ima modifikovano analno peraje, koje služi kao kopulatorni organ i naziva se gonopodium.
Za razliku od pojave unutrašnjeg oplodjenja u kopnenom delu sveta, gde ono ima svrhu da zaštiti polne ćelije i embrion od isušivanja;u vodenom svetu unutrašnje oplodjenje se sprovodi iz prostog razloga –to je najsigurniji način koji garantuje da će jajna ćelija biti oplodjena.
Jos jedna redja pojava u vodenom svetu je briga za potomstvo, ali to ne znači da ona stalno izostaje. Ponekad se ženke staraju za mlade, ali česti su i primeri da to radi i otac. Nekada su ženke lukavije i ostave mužjaka samog sa mladima dok one odlaze dalje da se pare. Možda zvuči čudno, ali neki smatraju da to ima veze sa redosledom kojim se vrši oplodnja. Obično ženka prva ispusti svoja jajašca, a onda je na mužjaku obaveza da ih oplodi. Kada je situacija ovakva, ženka ima vremena da pobegne pre nego što mužjak završi svoj deo posla. Tada njemu ne preostaje ništa drugo već da pazi svoje potomstvo, ako želi da njegovi geni produze svoje postojanje.
Mada postoji puno primera u akvatičnoj sredini da mužjak ili ženka čuvaju mlade, ja ću ovde spomenuti dva koja su za mene bila najzanimljivija.
Pojava brige za mlade je interesantna i kada su u pitanju kopnene vode, reke i jezera . Jedna vrsta ciklida - Hoplachromis burtoni praktikuje veoma zanimljiv način brige kao i veoma zanimljiv sam način razmnožavanja. Kada ženka izbaci jajašca, ona se munjevitom brzinom okreće i hvata ih u usta.