Voortplanting

Geen plant of dier kan vir ewig leef nie, daarom is een van die belangrikste lewensfunksies vir enige lewende organisme om ander lewende organismes, van dieselfde spesie, voort te bring voordat dit self doodgaan.

Voortplanting verbind een geslag met die volgende. Die oorlewing van spesies, sowel as die verskeidenheid wat in elke generasie voorkom, hang van voortplanting af. Gene word oorgedra na die nakomelinge gedurende voortplanting.

Gene beheer die eienskappe wat 'n organisme van sy ouers kry, byvoorbeeld die vorm van die ore en neus, die kleur van blare en blomme, ensovoorts. Die voorkoms van elke lewende organisme hang af van die genetiese materiaal wat oorgeërf is van die voorgeslagte. Daar is twee maniere waarop nuwe organismes voortgebring en gene oorgedra kan word, naamlik: geslagtelike voortplanting en ongeslagtelike vermeerdering.

Naas voedselopname vorm die vermoë om nakomelinge voort te bring, die vernaamste kenmerk van lewende wesens. Tot nog selfs in die 19e eeu was die mensdom daarvan oortuig dat lewe in sommige gevalle uit dooie stof kan ontstaan (spontane generering). Louis Pasteur het eers in 1862 die onjuistheid van hierdie opvatting aangedui.

Benewens geslagtelike voortplanting - deur die versmelting van saadselle en eierselle - kan plante en diere nuwe individue deur middel van ongeslagtelike vermeerdering voortbring. Ongeslagtelike of vegetatiewe voortplanting kom dikwels by plante voor: steggies, bol- en knolvorming, ente, ensovoorts, is bekende voorbeelde hiervan. Die groot vrugbaarheid van lewende organismes is opvallend. Hoewel 'n groot aantal nakomelinge voortgebring word, bereik slegs ŉ klein aantal volwassenheid, sodat die getalle van die spesie in sy geheel in slegs geringe mate toeneem.

Hierdie verskynsel is die gevolg van die reguleringsmeganisme in die natuur. Voedsel mededinging en die aanwesigheid van roofdiere is vir die vroegtydige afsterwe van 'n groot deel van die kleintjies verantwoordelik. Hierdie natuurlike reguleringsmeganisme is by slegs die mens uitgeskakel, sodat daar sprake van oorbevolking by hom ontstaan.
Plante
Geskiedenis

Oor die wyses waarop lewende wesens hulself voortplant, het eeue lank fantastiese veronderstellinge en opvattinge bestaan. Tydens die vorige eeue was die mensdom daarvan oortuig dat sommige diere onder bepaalde omstandighede uit dooie stof kan ontstaan (generatio spontanea = spontane generering). So sou palings uit modder, muise uit graan en vlieë uit bedorwe vleis voortkom. Eers in die 17e eeu het sulke spekulerings begin plek maak vir objektiewe ondersoeke.

Die Italianer Francesco Redi (1626 - 1698) het aangetoon dat vlieë nie uit bedorwe vleis ontstaan nie, maar uit papies. Toe Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) die tot destyds onbekende wêreld van die mikroörganisme met behulp van sy mikroskoop in 'n druppel hooi-aftreksel ontdek, het die teorie van spontane generering opnuut posgevat. Louis Pasteur (1822 - 1895) het egter in 1862 definitiewe bewyse van die onjuistheid van hierdie opvatting gelewer.

Volgens hom het die mikroörganismes in die hooi-aftreksel van Van Leeuwenhoek nie uit die dooie plantmateriaal ontstaan nie, maar was dit die gevolg van infeksie uit die lug. Om sy stelling te bewys, het hy 'n aantal flesse met 'n gesteriliseerde (dus kiemvrye) suurdeeg-ekstrak gevul en dit na die Alpe gebring. Hier, waar die lug volgens hom volkome suiwer moes wees, het hy die flesse oopgemaak en die inhoud etlike ure aan die lug blootgestel.

Daarna is die flesse verseel. Na selfs 4 jaar was die vloeistof nog volkome helder. Daar het dus geen mikroörganismes ontwikkel nie. 'n Aantal flesse is in Parys oopgemaak en vir enkele ure aan die lug blootgestel. Hierdie flesse se inhoud het heeltemal vertroebel en daar het talle mikrobe in hulle ontwikkel. Sedertdien was die mensdom daarvan oortuig dat slegs lewende wesens lewe kon voortbring; hoe dit gebeur het, was egter nog onbekend.

In 1651 het William Harvey gepostuleer dat alle lewe uitsluitlik uit een eiersel ontstaan en dat die manlike organisme geen bydrae lewer tot die samestelling van die nageslag nie. Toe Antoni van Leeuwenhoek ongeveer 20 jaar later die manlike saadsel ontdek, het daar 'n meningsverskil ontstaan tussen die aanhangers van Harvey se teorie en diegene wat beweer het dat dit nie die vroulike eiersel is nie, maar wel die sperm wat die volledige kode vir die toekomstige organisme bevat.

Albei groepe was van mening dat die kiemsel reeds 'n volledige, dog miniatuurwesentjie (homunculus), bevat. Teenoor hierdie gedagte het die opvatting ontstaan dat die kiemsel volkome struktuurloos was en dat dit eers veel later organe vorm (epigenie). Eers in 1875, toe daar vir die eerste keer waargeneem is hoe 'n spermsel ŉ viseier binnedring, het 'n beter begrip ontstaan van die voortplantingsproses en van die rol wat seksualiteit daarin speel.
Ongeslagtelike voortplanting

Ongeslagtelike of vegetatiewe voortplanting kom by veral plante voor, maar ook by veral die laer diere. By hierdie vorm van vermeerdering ontstaan nuwe individue deur seldeling (eenselliges), weefselafsnoering (fragmentasie), of deur die vorming van spore, bolle, knolle of wortelstokke. Die nakomelinge wat so ontstaan, is in hul genetiese opset volkome identies aan die ouerindividu en aan mekaar. By eensellige organismes is dit die normale wyse van voortplanting.

Die sel deel in 2 gelyke helftes, wat elkeen uitgroei tot die oorspronklike formaat. By verskillende spesies groenalge (klas Chlorophyta) kom tweedeling nie voor nie. Die protoplasma verdeel binne die selwand in 'n groot aantal fragmente, die moedersel bars oop en die plasmafragmente wat vrykom, groei uit tot volledige individue. Giste (klas Endomycetes) vermeerder via knopvorming. Die selkern deel in 2 en terselfdertyd stulp 'n klomp protoplasma na buite.

Een van die 2 kerne kom hierin te lande en vervolgens word die plasmaknop afgesnoer. Die dogterselle bly meestal aan die moedersel vassit sodat 'n kettingvormige kolonie ontstaan. Skimmels (afdeling Mycophyta) en alge (afdeling Phycophyta) kan ongeslagtelik voortplant deur die vorming van spore, wat tydens ŉ gewone seldeling ontstaan. So kan haploïede of diploïede ontstaan wat deur 'n beskermende spoorkapsel (sporangium) omsluit word.

Die ongeslagtelike spore is meestal enkelkernig; in enkele gevalle besit hulle wel 2 of meer kerne. Die verspreiding kan passief (deur die wind) of aktief (met behulp van trilhare) plaasvind. By mosse (afdeling Bryophyta) en varings (afdeling Pteridophyta) word geslagtelike voortplanting afgewissel deur die vorming van ongeslagtelike voortplantingsorgane. In enkele gevalle is ongeslagtelike vorme die gevolg van 'n afwyking van die normale gang van sake. So byvoorbeeld word by 'n variëteit van die varing Athyrium filix-femina uit ŉ spoor nie 'n haploïede nie, maar ŉ diploïede "voorkiem" gevorm; om die een of ander rede bly die reduksiedeling wat normaalweg plaasvind , hier agterweë (aposporie).

Die omgekeerde is ook moontlik: uit 'n haploïede "voorkiem" ontstaan nie 'n normale diploïede varingplant nie, maar ŉ haploïede plant. In hierdie geval bly die versmelting van die saad- en eiersel agterweë (apogamie). Apogamie is bekend by sommige soorte niervarings (genus Dryopteris). Hoewel voortplanting by saadplante (afdeling Spermatophyta) in die reël geslagtelik plaasvind, kom daar ook by hierdie afdeling van die planteryk talryke vorme van ongeslagtelike vermeerdering voor. Uit stingels of uit ander dele van die plant (bolle, wortelstokke, stingelknolle) kan maklik nuwe plante gekweek word.

Sommige plante vorm uitlopers, waarvan aan die punt nuwe plantjies ontwikkel. In landbou en tuinbou maak die mens op groot skaal gebruik van hierdie moontlikhede van vegetatiewe vermeerdering. So byvoorbeeld word suikerriet gekweek deur ou stingels in stukke te kap en dit te plant. Aartappels word vermeerder deur die knolle te plant. Op hierdie wyse kan die mens bepaalde geskikte vorme raseg hou - dit wil sê sonder dat die gunstige eienskappe deur verbastering verlore gaan - en hulle onbeperk voortkweek.

'n Versameling plante wat ongeslagtelik ontstaan het, staan bekend as 'n kloon. Alle lede van 'n kloon is geneties identies aan mekaar en aan die ouerplant. Nog 'n verskynsel is maagdelike voortplanting of partenogenese, waar 'n embrio gevorm word sonder dat bevrugting vooraf plaasgevind het. Dit kom veral by laer plante voor. By 'n aantal hoër plante, waarvan sommige belangrike landbouprodukte is, soos piesangs, komkommers, sitrusvrugte en sultanas, het die mens vorme gekweek wat saadlose vrugte lewer. Sulke plante kan alleen deur steggies vermeerder.
Geslagtelike voortplanting

By geslagtelike of seksuele voortplanting is die nakomelinge in die reël die resultaat van die paring van 2 individue van verskillende geslagte. In die geslagsorgane van albei lede word daar tydens ŉ reduksiedelingsproses geslagselle (gamete) gevorm.

Die manlike testes produseer saadselle (spermatosoa) en die vroulike ovaria bevat die eierselle. Albei tipes geslagselle bevat slegs die helfte van die aantal chromosome van die liggaamselle en is dus haploïed. Die manlike gamete bevat 50 % X-en 50 % Y-chromosome (heterogamete); die vroulikes, met slegs X-chromosome, staan bekend as homogamete. Tydens paring (by plante deur bestuiwing, waar stuifmeel op die stempel val) bevrug die manlike die vroulike organisme en vind versmelting van geslagselle plaas.

Die bevrugte eiersel (sigoot) verkry die normale aantal chromosome vir sy spesie en is dan diploïed. Met verloop van tyd ontwikkel 'n nuwe organisme hieruit. By eensellige plante kan enige individu die funksie van ŉ geslagsel vervul. Meersellige plante vorm spesiale voortplantingsorgane of-selle. Hoe laer die organisatoriese vlak van ŉ plant, hoe eenvoudiger verloop die gameetvormings- en bevrugtingsprosesse.

By plante laer as skimmels en alge kom wandlose gamete voor wat in slegs fisiologiese opsigte van mekaar verskil. Hulle word nie manlike of vroulike geslagselle genoem nie, maar staan bekend as plus- en minus-gamete, en die versmelting van sulke isogamete word isogamie genoem. Die selversmelting vind meestal in 2 fases plaas: eers versmelt die protoplasma van albei selle (plasmogamie) en later ook die kerne (kariogamie). As die gamete wel in vorm en afmeting verskil, word die versmeltingsproses as anisogamie aangedui.

By alge, mosse en varings, waar klein, beweeglike manlike en groot, onbeweeglike vroulike gamete voorkom, word daar van oögamie gepraat. Dikwels word die geslagselle in ŉ spesiale voortplantingsorgaan (gametangium) gevorm. Die manlike selle kom vry en word aangetrek deur 'n chemiese stof, wat deur die vroulike gametangiumselle geproduseer word (chemotropie). Soms versmelt volledige gametangia met mekaar (gametangiogamie).

Die saadplante besit manlike meeldrade en vroulike stampers waarin die geslagselle gevorm word. Die manlike en vroulike geslagselle kan of op afsonderlike plante of op dieselfde plant gevorm word. By die naaksadige plante (onderafdeling Gymnospermae) is die manlike en vroulike organe, en later ook die gevormde sade, onbeskerm; die blomplante of bedeksadiges (onderafdeling Angiospermae) het blomme wat die meeldrade en stampers omhul. Die sade word in ŉ vrugbeginsel gevorm en is deur ŉ vrug beskerm wanneer hulle ryp is.

Die faktore wat 'n invloed uitoefen op die vorming van voortplantingsorgane en geslagselle is slegs gedeeltelik bekend. Dit is wel bekend dat temperatuur en dagliglengte 'n invloed uitoefen. Tweejarige plante is teen koue bestand en bot sodra hulle 'n koue periode deurgemaak het. 'n Koue skok of behandeling met 'n planthormoon (gibberellien) bring die plante vroeg tot bloei. Plantspesies soos sojabone en ander tropiese plante vorm alleen bloeisels sodra hulle aan hoe temperature blootgestel word. Uit proefnemings het dit geblyk dat die voedingstoestand van die plant 'n belangrike rol speel. Die vermindering van die hoeveelheid stikstof in die voeding en ekstra koolstof stimuleer die vorming van blomknoppe.
Funksie

Die grootste belangrikheid van geslagtelike voortplanting sluit in die samesmelting van saad- en eierselle, waardeur vermenging van die erflike materiaal van albei ouers plaasvind. Die nakomelinge verenig dus die eienskappe van hul ouers in hulself. Hierdie vermenging van oorerflike faktore vergroot die aantal moontlike tipes en is gunstig vir die spesie as geheel: daar sal ook op hierdie wyse tipes ontstaan wat beter aangepas is by bepaalde omstandighede van 'n milieu en sodoende word die posisie van die spesie versterk.

Derhalwe word gesê dat geslagtelike voortplanting die voortbestaan en ontwikkeling van die spesie moontlik maak, terwyl ongeslagtelike voortplanting veral ŉ snelle toename en verspreiding van die aantal individue tot gevolg het. Slegs 'n klein aantal van die nakomelinge bereik die geslagsrype leeftyd; die res gaan lank voor hierdie stadium- tot niet. Plantsade beland byvoorbeeld op ongeskikte grond of word geëet. Jong diere word bedreig deur roofdiere of moet die onderspit delf in die onderlinge mededinging om voedsel en lewensruimte.

Die aantal eiers en saadselle wat deur elke organisme geproduseer word, is egter so groot dat die voortbestaan van die spesie gewaarborg word. In natuurlike stelsels, waar 'n ewewig bestaan tussen die diverse organismes en hul omgewing, neem die getalle van die meeste spesies baie min toe of af. Probleme ontstaan meestal wanneer die een of ander faktor van buite af die ewewig in die stelsel versteur. By die mens is hierdie stelsel ingewikkelder omdat hy die faktore wat sy bestaan bedreig, soos siekte en voedselgebrek, uitgeskakel of die uitwerking daarvan aansienlik verminder het.

'n Baba se kanse op oorlewing is biologies gesien abnormaal hoog en dit is daarom noodsaaklik dat die mens sy voortplanting aan bande lê. Hiervoor moet sy seksuele gedrag losgemaak word van die biologiese gevolge daarvan. So 'n wyse van geboorteregulering is aanvaarbaarder as die biologiese regulering van die aantal individue deur middel van siekte, epidemies, kindersterftes en aggressie, wat die gevolge is van oorbevolking.
Diere

By diere geskied voortplanting in die reël geslagtelik, hoewel ongeslagtelike vermeerdering ook voorkom, veral by laer diere. Onder diere van die phylum Coelenterata is die poliepe van die klas Hydrozoa bekend vir hul ongeslagtelike voortplanting. Die varswaterpoliep van die genus Hydra plant die grootste deel van die jaar voort deur die vorming van uitstulpings aan die sywande wat na 'n tyd losgelaat word en 'n selfstandige lewe voer.

Die vorming van geslagsorgane en die produksie van gamete vind slegs onder bepaalde omstandighede plaas. By die hidrosoë wat in die see lewe, word die moederpoliep skottelvormig ingesnoer. Voortplantingsliggaampies ontstaan deur knopvorming, word van die moederpoliep losgemaak en ontwikkel tot vryswemmende vorme. Hulle vorm die geslagtelike fase van die poliep. Seeanemone (klas Anthozoa) ontstaan ook deur afsnoering van 'n deel van die voet waarmee die dier aan die grond vasgeheg is.

Die genus Planaria (suborde Tricladida), wat tot die platwurms (phylum Platyhelminthes) behoort, plant ongeslagtelik voort deur deling. Sodra die liggaam ŉ bepaalde afmeting bereik, verskyn daar in die middel van die liggaam ŉ tweede kop, wat die agterlyf gaan beheer. Die agterste deel word uiteindelik afgesnoer en groei uit tot 'n normale platwurm. Ook sommige insekte, soos bladluise (familie Aphidae) en wespe (familie Cynipidae), beskik oor die vermoë om ongeslagtelik te vermeerder.

By bye (familie Apidae) ontstaan die mannetjies uit onbevrugte eiers, terwyl bevrugte eiers wyfies (werkers en koninginne) oplewer. Diere wat ongeslagtelik voortplant, beskik meestal ook oor ŉ groot regenerasievermoë. Met regenerasie word bedoel die herstel van beskadigde of selfs geheel en al verlore liggaamsdele deur die organisme self. Soms is dit selfs moeilik om 'n grens te bepaal tussen ongeslagtelike voortplanting en regenerasie. Afgebreekte arms van seesterre (klas Asteroidea) kan uitgroei tot volledige individue.

Aanvanklik ontstaan 'n komeetster, dit wil sê 'n dier met een groot arm (die afgebreekte arm) en 'n klein liggaam met 4 kleiner arms wat besig is om te vorm. In die natuur word regenerasievorme gebruik om ongunstige toestande te oorleef. In kritieke situasies breek die seester in 5 dele op (outonomie) en verkry sodoende 5 oorlewingskanse in plaas van 1.

By die hidrosoë, wat meer as 2 eeue geskikte proefdiere was op die gebied van regenerasie, kan daar op enige plek van die kolonie 'n stuk liggaamswand weggeneem word en dit sal tot ŉ volledige nuwe individu ontwikkel. By hoër diere is die vermoë tot regenerasie baie swakker ontwikkel; die aangroei van die stert by akkedisse (familie Lacertidae) is egter bekend. Die herstel (gesond word) van wonde is ook 'n vorm van regenerasie.
Geslagtelike voortplanting

Geslagtelike of seksuele voortplanting kom die algemeenste voor in die diereryk. Hiervoor is 2 individue van verskillende geslagte nodig (ook by tweeslagtige diere of hermafrodiete kom daar meestal nie selfbevrugting voor nie, maar bevrug albei lede mekaar oor en weer). Die manlike diere besit manlike organe (testes), die vroulikes besit eierstokke. Saadselle word in die testes en eierselle in die eierstokke geproduseer.

By stekelhuidiges (phylum Echinodermata), geleedpotiges (phylum Arthropoda) en eierlêende werweldiere bestaan die geslagsorgane, benewens die testes of ovaria, ook uit afvoergange waarlangs die geslagselle die liggaam verlaat. By 'n aantal diere wat in water leef, word die saad- en eierselle sonder meer in die water losgelaat en vind uitwendige bevrugting plaas. By landdiere bevrug die mannetjie die wyfie tydens paring, waarna die saadsel en eiersel in die liggaam van die wyfie met mekaar versmelt (inwendige bevrugting).

Die versmeltingsproduk (sigoot) ontwikkel tot 'n nuwe individu. By diere wat eiers lê, vind die ontwikkeling buite die liggaam plaas; die eiers word in 'n nes gelê en verder aan hulle lot oorgelaat, of, soos by voëls (klas Aves), 'n tyd lank bebroei. Eiers van visse, amfibieë, voëls en reptiele is al 'n lang tyd aan die mens bekend. Die eierselle van soogdiere en die mens is eers in 1827 ontdek. Afgesien van hul klein afmetings (maksimum 2 mm) het die feit dat hulle in die liggaam bly, veroorsaak dat hulle so lank onbekend gebly het.
Voortplantingsgedrag

Diere se voortplantingsaktiwiteit is meestal beperk tot 'n kort tydjie elke jaar. Die diere word bronstig en loon kenmerkende gedragspatrone waarby hulle deur middel van kleure, reuke en geluide 'n maat probeer verower. Die bronstyd val meestal so dat die kleintjies in die wêreld sal kom wanneer die voedselsituasie en die temperatuur gunstig is vir hulle optimale ontwikkeling. Vir die meeste diere van die gematigde streke val die brons- en paartyd in die najaar en word die kleintjies in die lente gebore.

In die trope toon baie diere geen spesiale bronstyd nie, maar plant hulle dwarsdeur die jaar voort, waarskynlik omdat toestande dwarsdeur die jaar konstant bly; afgebakende seisoene ontbreek, die meeste tropiese plante vertoon geen tyd van groeistilstand nie en voedsel is derhalwe altyd beskikbaar. Die feit dat sekere tropiese diere wel seisoensbronstigheid vertoon, hou moontlik verband met die afwisseling van nat en droë tye.

Bronstigheid staan onder beheer van bepaalde hormone wat ook die voortplantingsprosesse in die liggaam reguleer. Dit het tot gevolg dat die paringsdrang op sy grootste is wanneer die kanse op bevrugting maksimaal is. Hoewel die aantal eiers en saadselle wat geproduseer word, steeds baie groot is, bly die aantal individue van 'n spesie naastenby konstant. Oor die algemeen is dit so dat die aantal potensiële nakomelinge (voortplantingskapasiteit) groter is namate die bedreiging (deur roofdiere, maar ook deur oorbenutting, jag, visvang, ensovoorts) groter is.

ŉ Ander verskynsel wat waargeneem kan word, is dat die aantal kleintjies minder en die dratyd langer is namate die ouers meer sorg aan hul kroos bestee. 'n Olifantkoei kry op ŉ slag slegs een kalf, wat by geboorte reeds baie goed ontwikkel is en sodoende 'n groter kans op oorlewing het. Diere met 'n klein oorlewingskans en met baie natuurlike vyande bring dikwels meer as een keer per jaar 'n nes vol kleintjies voort.

'n Konynwyfie kan 6 werpsels per jaar hê, wat neerkom op ongeveer 50 nakomelinge. Rotte en muise besit 'n nog groter voortplantingskapasiteit. Normaalweg word die aantal prooidiere min of meer in beheer gehou deur roofdiere. As die natuurlike vyande egter verdwyn of ontbreek omdat die prooidiere nie inheems in die bepaalde gebied is nie, maar ingevoer is (byvoorbeeld konyne in Australië), vermeerder die prooidiere so geweldig dat hulle binne 'n kort tydjie 'n plaag word.
Bronnelys

* Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409702, volume 29, bl. 13 - 17
Eksterne skakels

*