Введение
Форма бесполого размножения
Фрагментация у многоклеточных или колониальных организмов – это форма бесполого размножения или клонирования, при которой организм распадается на фрагменты по мере созревания, и каждый из этих фрагментов становится новым индивидуумом. Организм может развивать специальные органы или зоны для отторжения или легкого отламывания. Если разделение происходит без предварительной подготовки организма, оба фрагмента должны быть способны к регенерации целого организма, чтобы это считалось размножением. Фрагментация как способ размножения встречается у таких организмов, как спирогира, нитчатые цианобактерии, плесневые грибы, лишайники, губки, ацельные плоские черви, некоторые кольчатые черви и морские звезды.
Фрагментация в различных организмах
Плесени, дрожжи и грибы, все из которых относятся к царству Грибов, производят крошечные нити, называемые гифами. Эти гифы получают пищу и питательные вещества из тел других организмов для роста и размножения. Затем от гифы отделяется фрагмент и развивается в новую особь, и цикл повторяется. Многие лишайники образуют специализированные структуры, которые легко отламываются и распространяются. Эти структуры содержат как гифы микобионта, так и водоросли (фикобионта) (см. соредии и изидии). Более крупные фрагменты слоевища могут отделиться при высыхании лишайника или в результате механических повреждений (см. раздел о размножении лишайников).
Растения
Фрагментация – очень распространенный вид вегетативного размножения у растений. Многие деревья, кустарники, многолетние травянистые растения и папоротники образуют клональные колонии, производя новые укорененные побеги с помощью корневищ или столонов, что увеличивает диаметр колонии. Если укоренившийся побег отделится от колонии, происходит фрагментация. Существуют и другие механизмы естественной фрагментации растений. Образование специализированных репродуктивных структур: некоторые растения производят адвентивные (дочерние) растения на листьях, которые отпадают и формируют самостоятельные растения, например, Tolmiea menziesii и Kalanchoe daigremontiana. Другие производят органы, такие как луковицы и турионы. Легко теряемые части, обладающие высоким потенциалом для развития в полноценное растение: некоторые древесные растения, например ива, естественным образом сбрасывают ветви. Этот процесс называется кладоптозом. Отпавшие ветви в подходящих условиях могут укореняться и давать начало новому растению. Речные течения часто отрывают фрагменты ветвей у некоторых видов тополей, растущих по берегам рек. Фрагменты, достигшие подходящих условий, могут укорениться и образовать новые растения. У некоторых кактусов и других растений стебли членистые. Когда отваливается сегмент стебля, называемый пластинкой (или члеником), он может укорениться и сформировать новое растение. Листья некоторых растений легко укореняются, когда отпадают, например, у Sedum и Echeveria. Фрагментация наблюдается также у низших растений, таких как печеночники и мхи. Небольшие кусочки мха – "стебли" или "листья" – часто разносятся ветром, водой или животными. Если фрагмент мха попадает в подходящую среду, он может дать начало новому растению. Они также производят геммы, например, в брызголовниках Marchantia polymorpha, которые легко отламываются и распространяются. Человек использует фрагментацию для искусственного размножения многих растений путем деления куста, укоренения отводков, черенкования, прививки, микроклонирования, а также с помощью органов хранения, таких как луковицы, клубнелуковицы, клубни и корневища.
Животные
Губки и коралловые колонии естественным образом фрагментируются и размножаются. Многие виды кольчатых червей и плоских червей размножаются таким способом. Когда разделение происходит из-за специфических изменений в развитии, используются термины орхиэктомия, лапаротомия и почкование. При "архитомии" животное разделяется в определенной точке, и оба фрагмента регенерируют недостающие органы и ткани. Разделению не предшествует развитие тканей, которые будут потеряны. Перед разделением у животного могут образоваться борозды в зоне разделения. Безголовый фрагмент должен регенерировать совершенно новую голову. При "паратомии" разделение происходит перпендикулярно продольной оси тела, и ему предшествует "предгенерация" передних структур в задней части. У обоих организмов оси тела выровнены, то есть они развиваются от головы к хвосту. Почкование аналогично паратомии, за исключением того, что оси тела не обязательно должны быть выровнены: новая голова может расти в сторону или даже направлена назад (например, Convolutriloba retrogemma, плоский червь ацель).
Кораллы
Многие типы коралловых колоний могут увеличиваться в количестве за счет фрагментации, происходящей естественным или искусственным путем. Энтузиасты рифовых аквариумов фрагментируют кораллы с различными целями, включая контроль формы, обмен с другими, эксперименты по восстановлению и минимизацию ущерба для естественных коралловых рифов. Фрагментации подвержены как твердые, так и мягкие кораллы. Роды, обладающие высокой устойчивостью к фрагментации, включают, помимо прочего, Acropora, Montipora, Pocillopora, Euphyllia и Caulastraea. Большинство морских анемон размножаются путем фрагментации, используя различные методы, в том числе продольное деление, когда исходная анемона разделяется вдоль тела, образуя две анемоны одинакового размера, и базальное отслаивание, при котором небольшие части животного отделяются от основания, формируя новые анемоны.
Иглокожие
У иглокожих этот процесс обычно известен как фиссипаритет (термин, который также редко используется для обозначения биологического деления в целом). Некоторые виды могут намеренно размножаться таким способом посредством аутотомии. Этот метод чаще встречается на этапах отбора личинок.
Недостатки этого процесса размножения
Поскольку этот процесс является формой бесполого размножения, он не обеспечивает генетическое разнообразие у потомства. Следовательно, они более восприимчивы к изменениям окружающей среды, паразитам и заболеваниям.