A reprodução é sexuada, sendo as espécies frequentemente (oligoquetos e hirudíneos) hermafroditas e com desenvolvimento direto. Existem, no entanto, formas com sexos separados e desenvolvimento indireto, através de uma larva trocófora e alguns casos de reprodução assexuada (poliquetas). A fecundação é sempre externa.
A reprodução sexuada pode ser ilustrada com o processo em minhocas hermafroditas:
Na zona anterior ventral existem 3 ou 4 pares de aberturas para bolsas musculosas designadas receptáculos seminais. Estas bolsas armazenam o esperma recebido de um parceiro durante a cópula. Na região do clitélo existe um par de gonóporos femininos, ligados internamente a oviductos em forma de funil. Estes captam do celoma os óvulos produzidos pelos ovários.
O aparelho masculino consiste em dois pares de testículos, associados a 2 a 4 pares de vesículas seminais através de um par de tubos seminíferos ou espermiductos. Existe ainda um par de glândulas prostáticas. Este sistema abre no exterior, no segmento seguinte ao das aberturas femininas, em gonoporos masculinos.
Os espermatozoides produzidos pelos testículos migram para as vesículas seminais, onde sofrem maturação e aguardam o acasalamento. Durante a cópula, passam pelas glândulas prostáticas, misturando-se com os líquidos nutritivos por elas produzidos, e são eliminados pelos gonoporos masculinos.
Para facilitar o alinhamento dos animais durante a cópula, existem estruturas semelhantes a ventosas designadas papilas genitais, associadas às aberturas sexuais masculinas. O clitelo tem, igualmente, função a esse nível, com as suas secreções mucosas a manterem os animais juntos.
A cópula decorre entre dois animais unidos ventralmente e orientados em sentidos opostos. Deste modo os gonoporos masculinos estão alinhados com as aberturas dos receptáculos seminais. Após a troca recíproca de esperma, as minhocas separam-se.
Cada animal irá, então, produzir um anel mucoso a partir do clitelo. Por contrações do corpo, este anel é empurrado para a zona anterior, passando pelas aberturas sexuais femininas, que libertam os óvulos, e pelas aberturas dos receptáculos seminais, que libertam os espermatozoides.
De seguida, o anel será libertado pela extremidade anterior do animal e formará um casulo protetor onde decorre a fecundação externa. Este casulo tem cerca de 1 cm de comprimento e parece um pequeno anel branco. Dele surgirão diretamente pequenas minhocas, sem estágios larvares.
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