- Общая характеристика онтогенеза
- Эмбриональный период развития
- Периоды постэмбрионального развития
- уметь объяснять сущность понятий «рост» и «развитие» и сравнивать их, различать и сравнивать непрямой и прямой типы развития, характеризовать эмбриональный период онтогенеза
- знать основные признаки эмбрионального и постэмбрионального периодов онтогенеза
- Что такое рост и развитие?
- Какие стадии индивидуального развития проходят живые организмы?
Общая характеристика онтогенеза
Способность к росту и развитию — одно из главных свойств живых организмов.
Рост организма — это постепенное увеличение его массы и размера, изменение формы и строения тела в результате увеличения количества клеток, их размеров.
Но рост почти всегда сопровождается биохимическими и физиологическими изменениями в клетках, их усложнением. Возрастание сложности органов и организма, улучшение его приспособленности к условиям окружающей среды можно назвать развитием.
Существует два основных типа роста — ограниченный и неограниченный.
Так, например, у однолетних растений весь жизненный цикл занимает меньше года: растение растёт, размножается, стареет и погибает.
Неограниченный рост свойственен древесным многолетним растениям, они растут до самой своей гибели. Неограниченный рост характерен также для грибов, а вот у большинства животных рост ограниченный.
Развитие любого организма с момента его возникновения (с момента оплодотворения) и до смерти называют онтогенезом. У одноклеточных организмов онтогенез начинается с момента деления материнской клетки, а заканчивается гибелью клетки или её делением.
Онтогенез — индивидуальное развитие организма от начала существования до конца жизни.
В онтогенезе животных выделяют два периода.
Эмбриональный период развития
Эмбриональное (зародышевое) развитие охватывает процессы от первого деления зиготы до выхода из яйца или рождения и у большинства животных включает три основных этапа: дробление, гаструляцию и органогенез.
Дробление — это семь – восемь последовательных митотических делений зиготы.
При дроблении дочерние клетки (бластомеры) не расходятся и не увеличиваются в размерах. С каждым следующим делением их размеры уменьшаются.
Рис. 1. Дробление зиготы
Яйцеклетки с небольшим запасом питательных веществ делятся полностью, т. е. происходит полное дробление. Если яйцеклетка содержит большое количество желтка, то наблюдается частичное дробление — делится только диск цитоплазмы с ядром, а сам желток остаётся без изменений (например, у птиц).
Рис. 2. Бластула
Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша — бластулы.
Бластула — это шарообразный зародыш, стенка которого — бластодерма — образована одним слоем клеток, а внутри — полость, бластоцель.
После дробления идёт процесс гаструляции, который характеризуется перемещением части клеточного материала с поверхности бластулы внутрь, на места будущих органов. В результате этих перемещений образуется гаструла.
Гаструла — двухслойный зародыш, состоящий из двух зародышевых листков: наружного (эктодермы) и внутреннего (энтодермы).
Рис. 3. Гаструла
У ланцетника гаструла возникает путём впячивания бластодермы в полость бластоцеля.
Внутренняя полость гаструлы называется первичной кишкой. Её связывает с внешней средой отверстие (бластопор), которое становится первичным ртом.
На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие губок и кишечнополостных.
У всех остальных животных развитие продолжается, и образуется третий зародышевый листок — мезодерма. Она формируется из энтодермы и всегда расположена между экто- и энтодермой в первичной полости тела.
Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит к образованию тканей и органов, т. е. к гисто- и органогенезу.
Из энтодермы образуется хорда. Впоследствии хорда у позвоночных замещается позвоночником, и только у некоторых животных (например, у хрящевых рыб) её остатки сохраняются в течение всей жизни.
Хорда — внутренний скелет в виде гибкого тяжа, расположенный на спинной стороне.
Из эктодермы, расположенной над самой хордой, выделяется нервная пластинка. Затем края пластинки поднимаются и смыкаются. Образуется нервная трубка — зачаток центральной нервной системы.
Формируется нейрула.
Нервная трубка, хорда и кишечник создают осевой комплекс органов зародыша, который определяет двустороннюю симметрию тела.
Ткани и органы развиваются одинаково у всех трёхслойных животных.
Рис. 4. Нейрула
Из эктодермы у позвоночных животных образуется нервная система, органы чувств, покровный эпителий с его железами и производными структурами (волосы, перья, копыта, когти и т. п.).
Из энтодермы формируются органы пищеварительной и дыхательной системы: эпителий средней кишки, печень и поджелудочная железа, жабры, лёгкие, плавательный пузырь, а также щитовидная железа.
Из мезодермы образуются мышечная ткань, все виды соединительной ткани (например, дерма кожи, тела позвонков), кровеносная система, органы выделения, половые железы.
Зародыш развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы находятся в тесном взаимодействии.
У животных выделяют три типа онтогенеза: личиночный, яйцекладный и внутриутробный.
Личиночный тип развития распространён у насекомых, амфибий и некоторых других животных. Яйцеклетки этих животных содержат мало желтка; из их яиц появляются личинки.
При непрямом развитии появившийся на свет организм (личинка) по строению и образу жизни отличается от взрослых особей. Для того чтобы личинка стала взрослой, требуется перестройка её организма — превращение, или метаморфоз.
Метаморфоз — быстрое изменение, которое происходит при переходе от личиночной стадии к взрослой форме.
Непрямое развитие насекомых бывает с полным превращением (с полным метаморфозом) и с неполным превращением (с неполным метаморфозом).
Рис. 5. Непрямое развитие с полным превращением
При развитии с полным превращением из яйца появляется личинка, которая питается, растёт и затем превращается в куколку. Внутри неподвижной куколки происходит полная перестройка всех органов. Из куколки выходит взрослое насекомое (имаго).
Полное превращение характерно для чешуекрылых (бабочек), жесткокрылых (жуков), двукрылых (мух и комаров), перепончатокрылых (пчёл, ос, шмелей)
и т. п.
Рис. 6. Развитие с неполным превращением
У малоподвижных, прикреплённых и паразитических видов свободноживущие личинки способствуют расселению вида и расширению ареала. Это позволяет избежать перенаселения и ослабляет внутривидовую конкуренцию за пищу и другие ресурсы.
Развитие с неполным превращением происходит, когда отсутствует стадия куколки. Личинка в процессе линек постепенно превращается в имаго. Неполное превращение характерно для тараканов, полужесткокрылых (клопов), прямокрылых, стрекоз.
Яйцекладный тип индивидуального развития встречается у пресмыкающихся, птиц и первозверей (утконоса и ехидны). Яйцеклетка у них содержит большой запас питательных веществ, зародыш развивается в яйце (рис. 8). Стадии личинки у таких животных нет.
Рис. 7. Слонёнок в матке
Внутриутробный тип онтогенеза наблюдается у большинства млекопитающих, в том числе у человека. В этом случае развитие зародыша происходит в материнском организме. Организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона (дыхание, питание, выделение) через специальный орган — плаценту.
Внутриутробное развитие заканчивается процессом рождения.
Периоды постэмбрионального развития
Рис. 8. Процесс вылупления черепах
Постэмбриональное развитие животных подразделяется на три периода: ювенильный, период зрелости и период старения.
Ювенильный период характеризуется продолжением начавшегося ещё в эмбриональной жизни органогенеза и увеличением размеров тела. К началу этого периода все органы развиты до такой степени, что молодое животное может существовать и развиваться в окружающей среде. Выполняют свои функции нервная, кровеносная и выделительная системы.
С выходом организма из зародышевых оболочек начинают функционировать органы дыхания, пищеварительная система и органы чувств. В течение ювенильного периода окончательно складываются видовые и индивидуальные особенности организма, особь достигает характерных для вида размеров.
Позже других органов развивается половая система. Когда заканчивается её формирование, наступает второй этап постэмбрионального развития.
В течение периода зрелости происходит размножение. Продолжительность этого периода у различных видов животных разная. У некоторых видов он длится лишь несколько суток, у других — много лет.
Период старения характеризуется замедлением обмена веществ и деградацией органов. Старение приводит к естественной смерти.
Для ювенильного периода характерно прямое или непрямое развитие.
Прямое развитие характерно для животных с яйцекладным и внутриутробным типом онтогенеза: млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, некоторых беспозвоночных (малощетинковых червей, пауков и др.).
При прямом развитии на свет появляется особь, похожая на взрослую, но значительно меньших размеров. Её дальнейшее развитие сводится главным образом к росту и половому созреванию.
Контрольные вопросы
- Что такое онтогенез?
- Что происходит в эмбриональном периоде?
- Что такое бластула?
- Каково строение гаструлы?
- Чем отличается развитие с полным превращением от развития организма с неполным превращением?
Отмечают два типа роста — неограниченный (грибы, древесные растения) и ограниченный (животные). Развитие организма от рождения до смерти — онтогенез. Онтогенез бывает прямым и непрямым, а у многоклеточных животных его подразделяют на два периода: эмбриональный и постэмбриональный. Эмбрион в своём развитии проходит ряд стадий: бластула, гаструла, нейрула. У подавляющего числа животных в зародыше формируются три зародышевых листка: эктодерма, энтодерма, мезодерма.
