четверг, 3 сентября 2015 г.

Онтогенез - индивидуальное развитие организма

ОТКРЫТЬ В НОВОМ ОКНЕ

На уроке рассматривается процесс индивидуального развития разных групп живых организмов. Как развивается из единственной клетки целый организм? Какие стадии жизненного цикла общие у бабочки и человека? Что можно узнать, наблюдая за развитием животного от яйца до взрослой особи? Какое эволюционное значение имеет наличие свободно живущих личиночных стадий? Из урока вы сможете узнать об этом и многом другом.

Введение

Процесс индивидуального развития организма от начала его существования до конца жизни называют онтогенезом. У одноклеточных живых организмов, например у простейших или бактерий, онтогенез практически полностью совпадает с клеточным циклом и начинается в момент появления нового одноклеточного организма, то есть в момент разделения материнской клетки на две. Заканчивается онтогенез очередным делением этого организма (Рис. 1) или его гибелью от неблагоприятного воздействия.
Разделение материнской клетки
Рис. 1. Разделение материнской клетки
У многоклеточных видов, размножающихся бесполым путем, онтогенез начинается с момента выделения группы клеток материнского организма. К примеру, почкование у гидры, которая, делясь, дает начало новому организму со всеми его признаками и свойствами (Рис. 2).
Гидра
Рис. 2. Гидра

У организмов, размножающиеся половым путем, онтогенез начинается с момента оплодотворения, в результате которого образуется зигота – первая клетка будущего организма (Рис. 3).
Зигота
Рис. 3. Зигота

Онтогенез

Онтогенез – это индивидуальное развитие организма. Это совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, которые претерпевает организм от момента его появления до конца жизни.
Онтогенез включает рост, то есть увеличение массы и размеров организма, а также дифференцировку.
Термин «онтогенез» был введен в 1866 году Т. Геккелем. Онтогенез представляет собой реализацию наследственной информации. С генами родителей новый организм получает своего рода инструкцию о том, когда и какие изменения будут в нем происходить, для того чтобы он нормально смог пройти свой жизненный путь.
ЛичинкиЛичинки
Рис. 4. Личинки

Типы онтогенеза

У животных выделяют три типа онтогенеза:
  1. Личиночный
  2. Яйцекладный
  3. Внутриутробный
Личиночный тип развития встречается, например, у насекомых, рыб и земноводных. Желтка в их яйцеклетках мало и зигота быстро развивается в личинку (Рис. 4), которая самостоятельно питается и растет. Затем происходит метаморфоз – превращение личинки во взрослый организм (Рис. 5).
Бабочка
Рис. 5. Бабочка
У некоторых видов наблюдается даже цепочка превращений из одной личинки в другую, а затем во взрослую особь. Смысл существования личинок может заключаться в том, что они питаются другой пищей нежели взрослая особь – таким образом расширяется пищевая база для данного вида.
Сравнительный пример – питание гусениц, которые питаются листьями, и бабочек, которые питаются нектаром; или головастиков, которые питаются зоопланктоном и лягушек которые питаются насекомыми (Рис. 6). Кроме того, в личиночной стадии многие виды активно заселяют новые территории. Например, личинки двустворчатых моллюсков Велигер способны к плаванью, а взрослые особи практически неподвижны (Рис. 7).
Головастик – личинка лягушки





Рис. 6. Головастик – личинка лягушки
Стадии развития моллюска Велигер
Стадии развития моллюска Велигер

Рис. 7. Стадии развития моллюска Велигер
Яйцекладный тип онтогенеза встречается у рептилий, птиц и яйцекладущих млекопитающих. Яйцеклетка у них содержит большой запас питательных веществ, то есть много желтка, зародыш развивается внутри яйца, и личиночная стадия отсутствует (Рис. 8).
Рис. 8. Яйца разных животных
Внутриутробный тип онтогенеза наблюдается у большинства млекопитающих, в том числе у человека, при этом развивающийся зародыш задерживается в материнском организме, образуется временный орган – плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона, а именно: дыхание, питание, выделение. Внутриутробное развитие оканчивается процессом деторождения.
Эмбрион в утробе матери
Рис. 9. Эмбрион в утробе матери

Метаморфоз

Термин «метаморфоз» обозначает быстрое изменение, которое происходит при переходе от личиночной стадии к взрослой форме. Это процесс постэмбрионального созревания, который характерен для многих групп животных. Итак, первая группа – это кишечнополостные, стадия планула (рис. 10).
Стадия планулы у кишечнополостных
Рис. 10. Стадия планулы у кишечнополостных
Вторая группа – ленточные черви, личиночные стадии онкосфера и цистицерк (рис. 11).
Стадии онкосфера и цистицерк у личиночных червей
Рис. 11. Стадии онкосфера и цистицерк у личиночных червей
Третья – полихеты, личиночная стадия трохофора (рис. 12).
Стадия трохофоры у полихет
Рис. 12. Стадия трохофоры у полихет
Ракообразные – личиночная стадия науплиус, зоеа, циприсовидная личинка (рис. 13).
Стадии науплеус, зоеа и циприсовидная личинка ракообразных
Рис. 13. Стадии науплеус, зоеа и циприсовидная личинка ракообразных
Насекомые – личиночная стадия червеобразная личинка, гусеница, нимфа (рис. 14).
Стадии гусеницы и нимфы у насекомых
Рис. 14. Стадии гусеницы и нимфы у насекомых
Моллюски – личиночная стадия трохофора, велигер (рис. 15).
Моллюски – личиночная стадия трохофора, велигер
Рис. 15. Моллюски – личиночная стадия трохофора, велигер
Миноги – пескоройка (рис. 16).
Стадия пескоройки у миног
Рис. 16. Стадия пескоройки у миног
Амфибии – головастик (рис. 17).
Стадия головастика у амфибий
Рис. 17. Стадия головастика у амфибий
Некоторые личинки и взрослые организмы настолько различны, что сказать, что это разные этапы развития одного и того же организма, практически невозможно.

Адаптивное значение личиночных стадий

Личинки обычно служат для расселения вида. Это особенно важно для тех организмов, которые ведут прикрепленный образ жизни, для того чтобы избежать перенаселения на определенном участке.
Личинка стрекозы
Рис. 18. Личинка стрекозы
Личинка отличается от взрослой особи и по биологии питания и по своему местообитанию, способу передвижения и особенностям поведения. Благодаря этому один вид на разных этапах своего развития может пользоваться услугами, предоставленными по крайней мере двумя экологическими нишами.
Взрослая особь стрекозы
Рис. 19. Взрослая особь стрекозы
Другая особенность личинок заключается в том, что они могут приспособиться к различным условиям. Нельзя сказать, что личиночная стадия – это примитивная стадия, и сами по себе личинки просты в своей организации. Некоторые личинки могут достигать очень сложного уровня организации, тем не менее, у них не сформированы половые органы и они неспособны размножаться. Тем не менее, даже здесь есть исключения. Например, у аксолотля – это личиночная стадия амбистомы (рис. 20) – даже половые органы развиты до такой степени, что он может размножаться. Это явление называется неотенией.
Личинка амбистомы – аксолотль
Рис. 20. Личинка амбистомы – аксолотль

Глохидий

У некоторых пресноводных двустворчатых моллюсков метаморфоз протекает с образованием особой личинки – глохидии (рис. 21). Глохидия имеет тонкостенную двустворчатую раковину с крючками на брюшной стороне, он плавает в воде, хлопая створками.
Глохидия двустворчатых моллюсков
Рис. 21. Глохидия двустворчатых моллюсков
С помощью бисусной нити он прикрепляется к жабрам проплывающим рыб и затем зубцами внедряется в их ткани.
Глохидия с бисусной нитью
Рис. 22. Глохидия с бисусной нитью
Из глохидий формируются маленькие моллюски, которые через разрыв опухолевых бугорков кожи рыбы выпадают на дно. Эктопаразитизм личинок двустворчатых моллюсков на рыбах обеспечивает расселение моллюсков вверх и вниз по течению рек (рис. 23).
Взрослые двустворчатые моллюскиВзрослые двустворчатые моллюски
Рис. 23. Взрослые двустворчатые моллюски

Периоды онтогенеза

Любой вид онтогенеза многоклеточных животных принято делить на два периода:
  1. Эмбриональный
  2. Постэмбриональный
Эмбриональный начинается с момента оплодотворения. Это процесс формирования сложного многоклеточного организма. Он заканчивается моментом выхода личинки из личиночных оболочек при личиночном типе онтогенеза, выходом новой особи из яйца при яйцекладном типе онтогенеза или рождением новой особи при внутриутробном типе онтогенеза (рис. 24).
             

Рис. 24. Вылупливание пресмыкающегося из яйца и новорожденный ребенок
Постэмбриональный период начинается с завершением эмбрионального. Он включает в себя половое созревание, взрослое состояние, старение и заканчивается смертью. Продолжительность этих стадий сильно варьирует у разных групп организмов. Например, у большинства позвоночных организмов, большую часть своего существования особь находится во взрослом состоянии, а у многих насекомых взрослое состояние – самая короткая стадия и длится всего несколько часов. Она необходима лишь для воспроизведения потомства.
Список литературы
  1. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10–11 класс. – М.: Дрофа, 2005. По ссылке скачать учебник: (Источник). 
  2. Д. Беляев, Г. Дымшиц. Биология. 10-11 класс. Академический школьный учебник. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
  3. В.В. Пасечник, Г.Г. Швецов. Биология. Общая биология. 10-11 классы. Рабочая тетрадь.– М.: Дрофа, 2011 (2013).
  4. А.П. Пуговкин, П.М. Скворцов, Н.А. Пуговкина. Биология. 10-11 классы. Базовый уровень. Практикум. – М.: Академия, 2008.

Комментариев нет :

Отправить комментарий