Двумя фундаментальными и взаимосвязанными свойствами живых организмов являются, с одной стороны, смертность индивидуального организма, и, с другой стороны, его способность к воспроизведению (размножению), которая так уравновешивает индивидуальную смертность на эволюционных весах. Такая комбинация качеств даёт материал для прогрессивного естественного отбора, который, в свою очередь, обеспечивает эволюцию живого мира.

Существует два основных способа размножения – бесполое и половое. При бесполом размножении генотип дочерней особи полностью идентичен родительскому. В случае полового размножения генотип дочерней особи является случайной комбинацией генов двух родительских особей («мужской» и «женской»). Особенностью бесполого размножения является его «консерватизм». Если особь имеет необыкновенно удачное (для данного вида в данных условиях) сочетание генов, бесполое размножение позволит потомкам этой особи сохранить все ценные качества родителя, в то время как при половом размножении удачная комбинация неизбежно «размоется»... Таким образом, в стабильных условиях окружающей среды бесполое размножение обладает преимуществом перед половым. Однако, в случае резкого изменения условий половое размножение с сопутствующей ему «перетасовкой» генетического материала повышает шанс на появление особей с новой удачной комбинацией генов; потому в изменяющихся условиях половое размножение предпочтительней. Поскольку изменяющиеся условия (в эволюционном масштабе) встречаются чаще постоянных, то в общем эволюция размножения шла, как правило, от бесполого к половому. И если высшие растения (покрытосеменные) наряду с половым процессом сохранили различные формы бесполого (вегетативного) размножения, то у высших животных (птицы, млекопитающие) бесполое размножение не встречается в принципе.

С точки зрения скорости размножения экологи различают K- и r-стратегии. r-стратегия заключается в том, чтобы иметь как можно больше потомков, но не тратить много времени (энергии, сил) на заботу о них (кишечнополостные, рыбы, насекомые). K-стратегия направлена на увеличение затрат на развитие каждой особи и повышение её конкурентоспособности и заключается в том, чтобы иметь немного потомков, но заботиться о них (птицы, млекопитающие).

Цитологической основой бесполого размножения является митоз. Важной формой бесполого размножения у грибов, водорослей, простейших является спорообразование. Спора несёт генетический материал родительского организма, но, будучи окружена плотной оболочкой, может в покоящемся состоянии переждать неблагоприятные условия окружающей среды,а в благоприятных «ожить» и дать начало полноценному организму. Бесполым также является вегетативное размножение, при котором часть клеток или отдельные органы, непосредственно не связанные с размножением, дают начало новому организму; вегетативное размножение широко распространено у растений и грибов, но встречается также у низших животных (почкование у кишечнополостных).

У одноклеточных организмов половой процесс подразумевает различные формы обмена генетическим материалом (такие, как конъюгация, трансформация и трансдукция у бактерий, конъюгация у инфузорий). Однако полноценное половое размножение с формированием половых клеток – гамет – встречается только у многоклеточных организмов. Для них тенденцией является эволюция от изогамии (мужские и женские половые клетки практически не различаются по размерам и одинаково подвижны) к оогамии, при которой образуются крупная малоподвижная женская яйцеклетка и небольшой, подвижный мужской сперматозоид (или спермий).

Половые клетки гаплоидны (обладают половинным набором хромосом в сравнение с обычной соматической клеткой). У животных они образуются в ходе редукционного деления, или мейоза, в специализированных половых органах. У растений же дело обстоит гораздо сложнее. В жизненном цикле растений чередуются два поколения: диплоидный спорофит (образующийспоры – бесполая стадия – в результате мейоза) и гаплоидный гаметофит (половое поколение), на котором формируются гаметы. Причем эволюционной тенденцией в ряду «Моховидные → Папоротниковидные → Голосеменные → Цветковые»является редукция гаметофита. У семенных растений гаметофит редуцирован до нескольких или даже до одной-единственной клетки, и развитие его почти полностью протекает в пределах и за счёт ресурсов материнского растения – спорофита. Развитие мужского гаметофита даёт начало пыльцевому зерну, женского – зародышевому мешку семязачатка и, в будущем, семени.

Рис. 1. Чередование поколений у растений

Процесс слияния мужской и женской гаметы с образованием диплоидной зиготы, из которой в последствии развивается новый организм, называется оплодотворением.

Рис. 2. Схема двойного оплодотворения у цветковых растений

Оплодотворение бывает внешним и внутренним. Первое протекает во внешней среде (обычно в воде) куда мужская и женская особь «выбрасывают» свои половые клетки (рыбы, амфибии). Внутреннее оплодотворение протекает внутри половых органов женской особи (цветковые растения, млекопитающие).

Оплодотворение у позвоночных животных происходит по следующей схеме.

• Сперматозоид проникает в яйцеклетку, «впрыскивая» в неё своё гаплоидное ядро.
• Происходит слияние двух гаплоидных ядер с целью образования одного диплоидного ядра. Формируется диплоидная зигота
• Зигота активируется и начинает делиться.

Чрезвычайно изощренная форма оплодотворения развилась в ходе эволюции у цветковых растений. Гаплоидное ядро пыльцевого зерна делится на два ядра – вегетативное и генеративное. В это время пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и, образуя пыльцевую трубку, прорастает по направлению к завязи. В завязи находится зародышевый мешок с несколькими гаплоидными клетками, одна из которых яйцеклетка. В пыльцевой трубке генеративное ядро делится ещё раз, образуя два спермия. Один из них сливается с ядром яйцеклетки, в результате образуется зигота с диплоидным набором хромосом. Из неё впоследствии развивается зародыш семени – будущеерастение. Второй спермий сливается с диплоидным ядром центральной клетки. В результате образуется триплоидный, т. е. содержащий три набора хромосом, эндосперм; в образующихся из него клетках эндосперма содержится запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша растения. Этот процесс называют двойным оплодотворением (открыт русским учёным С. Г. Навашиным в 1898 г.).

Большое значение для селекции и сельского хозяйства имело развитие техники искусственного оплодотворения (искусственное опыление растений, искусственное осеменение животных). Оно позволяет использовать для получения потомства генетический материал только лучших производителей и повышает качество получаемого таким образом потомства. Искусственноеоплодотворение – один из методов искусственного отбора.