Страница - 29

§56. Понятие индивидуального развития организмов

Онтогенез - эго индивидуальное развитие организма с момента за­рождения до конца жизни. Для человека началом онтогенеза является оплодотворение, т. е. возникновение зиготы, из которой впоследствии разовьется зародыш.

Весь процесс онтогенеза можно разделить на 2 больших периода: эмбриогенез и постэмбриогенез.

Эмбриогенез - развитие эмбриона или стадии личинки у многих беспозвоночных, рыб и земноводных. Для живородящих эмбриогенез оканчивается рождением; для пресмыкающихся, птиц и яйцекладу­щих млекопитающих - вылуплением из яйца; для цветковых расте­ний - прорастанием семени. Эмбриогенез включает несколько стадий (рис. 131):

1. Зигота - оплодотворенная яйцеклетка.
2. Дробление - быстрый митоз, в результате которого оплодотво­ренное яйцо, не увеличиваясь в размерах, делится на все более мелкие клетки - бластомеры. По совокупному размеру они почти такие же, как зигота.
3. Бластула - однослойный зародыш, результат дробления зиго­ты. Клетки этого многоклеточного зародыша еще одинаковы. Если они отделятся друг от друга, то появятся однояйцевые близнецы.

4а. Гаструла ранняя - двухслойный зародыш на ранней стадии, когда появляются отличия у клеток. На этой стадии зародыш состоит из двух слоев разных клеток: наружного - эктодермы и внутреннего - энтодермы. Поэтому раннюю гаструлу называют двухслойным заро дышем.

1. Гаструла поздняя. По мере развития образуется и третий заро­дышевый листок - мезодерма. Так что поздняя гаструла - трехслой- ный зародыш.
2. Нейрула - стадия развития зародыша, присущая только хордо­вым. В этот период образуется нервная трубка, развивается спинной и головной мозг.
3. Органогенез — процесс образования зачатков органов. Каждый из органов закладывается и формируется в строго определенном месте из строго определенных групп клеток. На его развитие влияют не только молекулы ДНК, в которых заложена наследственная информация, но и окружающие ткани, клетки, их химические вещества.

Постэмбриогенез - это развитие организма после рождения до по­ловозрелости.

Знание и понимание:

1. Дайте определение понятиям «онтогенез», «эмбриогенез», «постэм­бриогенез».
2. Назовите этапы онтогенеза разных организмов. Чем отличается окон­чание эмбриогенеза у растений, рыб. пресмыкающихся и высших мле­копитающих? Опишите особенности защиты зародыша этих живот­ных от внешней среды.

Применение:

1. Поставьте все стадии онтогенеза млекопитающего в верной последова­тельности. Укажите все стадии эмбриогенеза.
2. Опишите особенности стадий эмбриогенеза. Отразите их в виде таблицы. Анализ:
3. Проанализируйте отличия ранней и поздней гаструлы. Соотнесите эти отличия с признаками кишечнополостных и плоских червей. Какие стадии будут для них характерны?
4. Как отличается эмбриогенез растений, одноклеточных и многоклеточ­ных. позвоночных и беспозвоночных животных? Опишите различия.

Синтез:

1. Докажите, что стадия нейрулы не характерна для беспозвоночных жи­вотных.
2. Как вы думаете, на какой стадии развития зародыша следует брать клетки, чтобы: 1) получить идентичный организм (клон); 2) вырастить необходимый орган; 3) вырастить необходимую ткань?

Оценка:

1. Выясните, на какой стадии развития зародыша могут возникать одно­яйцевые близнецы. Докажите и объясните, почему их возникновение на следующей стадии невозможно.
2. Используя интернет-ресурсы, выясните, что такое криобиология. Как она связана с разработкой методов хранения и накопления биологиче­ских объектов (крови, тканей, органов и т. д.), с выведениям морозо­устойчивых сортов растений. Какая научная и практическая деятель­ность ведется в этом направлении в нашей стране?

§57. Прямой и непрямой типы онтогенеза у животных

Типы онтогенеза у животных. У животных выделяют два типа он­тогенеза: прямое и непрямое развитие.

При прямом развитии организм после эмбриогенеза похож на взрослое животное. Конечно, детеныш будет отличаться меньшими размерами тела, некоторые его органы будут еще не вполне сформированы. Но внешне будет похож на взрослую особь. Прямое развитие характерно для всех позвоночных животных, кроме земноводных, ми­ног и некоторых рыб, например двоякодышащих. Из многоклеточных беспозвоночных прямое развитие характерно для дождевых червей, брюхоногих и головоногих моллюсков; речного рака и всех пауко­образных.

При непрямом развитии животное, перешедшее к постэмбриоге­незу, сильно отличается от взрослого организма. У таких видов есть стадия личинки. Обычно личинки отличаются от взрослого организма не только внешне. Какие-то из их органы могут иметь иное строение и по-другому функционировать. Они могут обитать в иной среде и пи­таться иной пищей, чем их взрослые сородичи.

Непрямое развитие характерно, например, для многих паразити­ческих червей. Их личинки могут находиться в телах разных орга­низмов. Так, печеночный сосальщик на ранней стадии живет в теле улитки, а взрослый червь обитает в печени коровы (рис. 132).

Особенности размножения и развития насекомых. По типу разви­тия всех насекомых делят на две большие группы:

1. Насекомые с полным превращением (полный метаморфоз) - жуки, бабочки, мухи, комары, пчелы и др.
2. Насекомые с неполным превращением (неполный метаморфоз) - богомолы, кузнечики, тараканы, вши и др.

При полном превращении (непрямое развитие) вылупившаяся из яйца личинка совсем не похожа на взрослое насекомое. Так, гусеницы не похожи на бабочек, а безглазые и безголовые личинки мух больше похожи на червей. Чтобы стать взрослым насекомым, эти личинки должны впасть в покоящуюся стадию - куколку. Пока животное на­ходится в стадии куколки, оно не двигается, не питается; происхо­дит полная перестройка его органов. Например, формируются крылья, усики, органы зрения и т. д. Это уже не просто рост - увеличение размеров тела. Таким образом, развитие насекомых с полным нревра- щением включает в себя четыре стадии: яйцо → личинка → куколка →→ взрослое насекомое.

Неполное превращение - аналог прямого развития. Оно включа­ет в себя три стадии: яйцо → личинка → взрослое насекомое (имаго) (рис. 133). Вылупившиеся из яйца насекомые похожи на взрослых. Только у них, как правило, недоразвиты крылья и усики и совсем не сформированы половые органы.

Биологический смысл развития с полным превращением заключа­ется в том, что такой способ позволяет уменьшить пищевую конкурен­цию между взрослыми и молодыми особями одного вида.

Часто личинки насекомых с полным превращением питаются другой пищей. Так, гусеницы бабочек питаются листвой, а взрослые особи - нектаром. Личинки майского жука питаются корнями трав, кустарников и деревьев, обитая три года в почве. А взрослые жуки - листьями. Личинки комаров обитают в воде и питаются мелкими водными беспозвоночными, а взрослые кровососущие комары - кровью крупных стадных животных и человека. Комары-звонцы вообще не питаются. У них ротовой аппарат не развит.

Знание и понимание:

1. Дайте определение понятиям «онтогенез», «прямое развитие», «мета­морфоз».

2. Объясните, как влияет среда обитания на эмбриогенез ящерицы, кры­сы. рыбы, лягушки, голубя. Опишите особенности защиты зародыша этих животных от влияния внешней среды.

Применение:

1. Этапы развития какого насекомого вы видите на рисунке? Определите тип его онтогенеза. Опишите основные этапы развития.

2. Определите, какой тип развития насекомого показан на рисунке. На рисуйте схему, изображающую все этаны.

Анализ:

1. Сравните строение ротового аппарата, способы потребления пищи и ее типы взрослой бабочки и личинки. Проанализируйте, какое биологи­ческое значение это имеет.

2. Как отличается онтогенез одноклеточных и многоклеточных? Возмо­жен ли метаморфоз у одноклеточных? Докажите.

Синтез:

1. Составьте список насекомых с полным метаморфозом и неполным.
2. Выстройте в верной последовательности и систематизируйте этапы развития: личинка, куколка, имаго, яйцо, линька.

Дискуссия:

Обсудите биологическое значение полного метаморфоза.

№4. Сравнение типов онтогенеза у животных. См. с. 241.