Народна освіта » Біологія » Післязародковий розвиток і ріст організмів. Поняття про життєвий цикл

Завантаження
 

Післязародковий розвиток і ріст організмів. Поняття про життєвий цикл

Автор: admin от 14-04-2013, 13:02, переглянуло: 4288


Післязародковий (постембріональний) розвиток тварин і людини - це період життя, який починається після народження або виходу з оболонок, Що вкривають зародок, і триває до смерті. За цей час організм росте, на­буває здатності до розмноження (зріє), старіє та вмирає. У деяких тварин (мал. 23.1) та більшості багатоклітинних однорічних рослин заги­бель настає майже одразу після роз­множення. У них є два періоди постембріо­нального розвитку: передрепродуктивний (організми ще статево недозрілі) та репро дуктивний (коли набувають здатності до статевого розмноження). В інших (біль­шість хребетних тварин, річковий рак, де­які комахи, павукоподібні, молюски, бага­торічні рослини тощо) репродуктивний період триває досить довго. Після нього смерть настає не відразу, а через деякий час (від кількох днів у комах до кількох років і десятків років у великих ссавців, дерев тощо). Він має назву періоду старіння, коли поступово знижується рівень обміну речовин та настають необоротні зміни в ор­ганізмі, які зрештою призводять до смерті. Шслязародковий розвиток тварин буває прямим або непрямим (мал. 23.2). За прямого розвитку щойно народжена тварина внаслідок ембріонізації загалом нагадує дорослу. Ембріонізація - явище, коли зародковий період подовжується за рахунок живлення зародка поживними речовинами ма­теринського організму (плацентарні ссавці, деякі хрящові риби, скорпіо­ни) або яйця (плазуни, птахи).

Біологічне значення ембріонізації полягає в тому, що народжується або вилуплюється з яйцевих оболонок тварина на більш високому ступені роз­витку, що зменшує її вразливість зовнішніми чинниками. У всіх видів плацентарних і деяких сумчастих ссавців, акул, скорпіонів одна із зарод­кових оболонок зростається зі стінками розширеної частини яйцепроводів (матки) таким чином, що від матері до ембріона потрапляють поживні ре­човини та кисень і виводяться продукти обміну речовин та вуглекислий газ. Процес появи на світ такого зародка має назву справжнього живона- родження.

Якщо зародок розвивається за рахунок запасних поживних речовин яйця всередині материнського організму і ембріон звільняється від яйце­вих оболонок ще всередині жіночих статевих проток, то таке явище має назву яйцеживонародження (деякі ящірки, змії, акваріумні рибки - гуігпі та мечоносці, попелиці тощо).

Якщо зародок розвивається у яйці поза материнським організмом і мо­лодий організм виходить з яйця безпосередньо в зовнішньому середовищі, то спостерігається яйценародження (більшість плазунів і членистоногих, птахи, першозвірі, плоскі черви тощо).

Прямий розвиток характерний для деяких кишковопорожнинних (гід­ри), війчастих і малощетинкових червів, деяких ракоподібних (дафніїрічковий рак), павуків, частини молюсків (більшість прісноводних та на­земні черевоногі, головоногі), хрящових риб, плазунів, птахів, ссавці».

Мал. 23-2. Тварини з прямим і непрямим типами розвитку. Непрямий розвиток багатощетинкового черві нереїсв: 1 личинка', 2 — розвиток личинки; З - дорослиу

черв. Б. Непрямий розвиток комах: 1 - з неповним перетворенням; 2 - з повним перетворенням В Прямирозвиток птахів: 1 - нагніздних; 2 - виводкових

Непрямий розвиток супроводжується гли­бокими змінами в організації організму, завдя­ки яким личинка перетворюється на дорослу особину. Личинка - фаза післяембріональвого розвитку багатьох безхребетних (більшість кишковопорожнинних, плоских, круглих, ба- гатощетинкових червів, молюсків, комахи, голкошкірі тощо) і деяких хребетних (ланцет­ники, кісткові риби, земноводні) тварин, у яких запаси поживних речовин у яйці недостатні для завершення формування дорослої особини.

Непрямий розвиток здійснюється в кілька послідовних етапів (фаз). На кожному з них тварина має певні особливості будови та життє­вих функцій.

Наприклад, онтогенез комах (мал. 23.2, Б) має послідовні фази яйця, личинки та дорослої комахи (при розвитку з неповним перетворен ням: клопи, бабки, таргани, прямокрилі, воші) або яйця, личинки, лялечки та дорослої ко­махи (при розвитку з повним перетворенням: метелики, жуки, перетинчастокрилі, блохи тощо). Особливе значення має фаза лялечки, на якій комаха зазнає докорінних змін (пригадай те, яких).

Непрямий тип розвитку виконує кілька важливих біологічних функцій, спрямованих на забезпечення існування виду.

Живильна функція

На певній фазі роз­витку тварина отримує найбільше поживних речовин, необхідних для його завершення.

У комах цю функцію здійснює личинка (так, гусінь метеликів може збільшувати масу тіла в 10 000 разів і більше). До­рослі особини деяких видів комах не живляться взагалі, використовуючи накопичені личинкою запаси поживних речовин (наприклад, одноденки, шовковичний шовкопряд, оводи).

Раціональне використання ресурсів полягає в тому, що різні фази розви­тку розділені за способами та об’єктами живлення, а також просторово. Так Удається уникнути загрози виснаження необхідних ресурсів. Це явище спо­стерігають у комах, які розвиваються з повним перетворенням, прохідних риб, паразитичних організмів, цикли розвитку яких відбуваються зі зміною хазяїв, земноводних тощо.

Функція розселення

У багатьох тварин, які ведуть малорухомий чи прикріплений спосіб життя, личинки (губки, коралові поліпи, двостул­кові молюски, ланцетники, вусоногі ракоподібні тощо) здатні активно чи пасивно (за допомогою течій, вітру, інших організмів; розселюватись безпечуючи поширення виду. Так, у двостулкових прісноводних Молюск? (жабурниць і перлівниць) личинки поширюються на значні відстані за допомогою риб, паразитуючи в їхніх покривах. Деякі види безхребетних тва рин можуть розповсюджуватися на фазі яйця. Наприклад, стійкі до пере сихання яйця рачків-щитнів та артемій, які мешкають у тимчасових водоймах (калюжах та ін.), поширюються вітром на десятки і навіть сотні кілометрів.

Зараження нових особин хазяїв забезпечують личинки паразитичних видів. Вони потрапляють до організму хазяїна різними шляхами (через рот, з їжею або водою, через шкіру, за допомогою кровосисних комах тощо). Далі мігрують до певних тканин чи органів, де їхній розвиток завершуєть­ся (наведіть приклади з курсу біології 8-го класу). Усім організмам притаманний ріст і розвиток.

Які особливості росту і регенерації організмів?

Ріст організмів - це поступове збільшення їхньої маси і розмірів за ра­хунок переважання процесів пластичного обміну над енергетичним. Ріст буває обмеженим і необмеженим. Обмежений ріст спостерігають у тих ви­падках, коли особина, досягаючи певних розмірів, його припиняє, зазви­чай за настання статевої зрілості (більшість членистоногих, круглі черви, птахи, ссавці тощо). У разі необмеженого росту розміри і маса особин збільшуються впродовж усього життя (більшість вищих рослин, багато­клітинних водоростей, грибів, стьожкових і кільчастих червів, молюсків, хрящових та кісткових риб, плазунів, деякі багатоніжки та ін.).

Залежно від будови покривів тіла, особливостей індивідуального розви­тку та умов довкілля, ріст буває безперервним або періодичним. За безпе­рервного росту особина поступово збільшується, доки не досягає певних розмірів або не вмирає. Періодичний ріст відбувається, коли періоди збіль­шення розмірів чергуються з періодами зупинки росту. Наприклад, круглі черви і членистоногі ростуть лише під час линяння, коли старі покриви скинуті, а нові ще не затверділи. Ріст припиняється також під час станів заціпеніння, сплячки тварин чи періоду спокою рослин. Зокрема, у рослин це відбувається унаслідок впливу хімічних сполук, які перешкоджають поділу клітин або гальмують обмін речовин.

Запам’ятайте: тип росту особин кожного виду визначається спадково і залежить від регуляційних механізмів організму, дії факторів довкіл­ля тощо. У тварин ріст регулюють насамперед гормони та нейрогормо- ни, у рослин і фітогормони. Пригадайте: нестача або надлишок гормо­ну росту може спричинити карликовість або гігантизм людини, а нестача гормону щитоподібної залози - тироксину - може викликати ще важчі наслідки 9 кретинізм.

Безперервність існування видів забезпечують життєві цикли.

Що таке життєвий цикл?

Життєвий цикл - це період між однаковими фазами розвитку двох або більшої кількості послідовних поколінь.

Індивідуальний розвиток багатьох одноклітинних організмів завер­шується поділом або брунькуванням клітини, тобто вони гинуть лише ні а несприятливих впливів факторів довкілля. Тому для них поняття «онто­генез» та «життєвий циклтотожні. У багатоклітинних організмів індиві­дуальний розвиток завершується природною смертю. Однак гамети, спори або частини, призначені для вегетативного розмноження, не гинуть, а пе­редають спадкову інформацію організмам дочірнього покоління. Таким чином, безперервність життєвого циклу забезпечують генеративні кліти­ни або групи вегетативних клітин. Натомість, термін життя соматичних клітин, з яких утворено всі органи та тканини організму, обмежений.

Тривалість життєвого циклу у представників різних груп організмів неоднакова. У бактерій і дріжджів проміжок між двома поділами клітини часто не перевищує ЗО хвилин. У багатьох виших рослин і хребетних тва­рин життєвий цикл завершується через багато років. Наприклад, сосна звичайна починає розмножуватись на 30-40-му рош життя, риба білуга на 12—18-му. Тривалі життєві цикли відомі у деяких безхребетних тварин молюска тридакни, річкового рака тощо.

Розрізняють прості і складні життєві цикли.

Які життєві цикли називають простими, а які - складними?

Під час простих життєвих циклів не відбувається закономірної їм і ни різних поколінь (наприклад, статевого та нестатевого*. Це життєві цикли багатьох одноклітинних організмів (мал. 23.3). більшості круглих і кільчастих червів, членистоногих, молюсків, хордових.

Складні життєві цикли здій­снюються через чергування різних поколінь, кожне з яких відрізняєть­ся від інших особливостями будови, онтогенезу, плоїдністю, способами розмноження тощо (мал. 23.4). Так, у деяких бурих і червоних водо­ростей та вищих спорових рослин змінюються статеве, переважно га­плоїдне, та нестатеве, переважно ди- плоїдне, покоління. Серед вищих рослин лише в мохоподібних пере­важає статеве покоління, або гаме­тофіт, а в інших — нестатеве, або спорофіт (папоротеподібні, хвоще­подібні, плауноподібні, голонасінні, покритонасінні).

Складні життєві цикли, які су­проводжуються зміною різних поко­лінь, відомі для різних груп тварин.

Мал. 23.4. Життєвий цикл малярійного плаз­модія (використовуючи знання, одержані на уроках з біології у 8-му та 10-му класах, опи­шіть цей життєвий цикл)


Мал. 23.5. Життєвий цикл аурелії з тил, Кишковопорожнинні (опишіть його, ВИКОрис товуючи знання, одержані на уроках з біолог у 8-му та 10-му класах)

Так, у життєвому циклі багатьох од. ноклітинних тварин (форамініфери та споровики) і рослин (Хламідомо­нада) та деяких багатоклітинних тварин спостерігають закономірне чергування поколінь, які розмножу­ються статевим (І) і нестатевим (II) шляхом (мал. 23.5).

Нестатеве та статеве покоління чергуються в життєвих циклах та­ких паразитів людини і тварин, як ехінокок та альвеокок. У цих стьож­кових червів на стадії, яку нази­вають фіною, шляхом нестатевого розмноження утворюються нові зачаткові головки з органами прикріплен­ня (мал. 23.6). Капсули альвеокока можуть відриватись від загальної маси і з кров’ю проникати в інші органи, що нагадує утворення метастазів при онкологічних захворюваннях. За відсутності лікування це зрештою веде до загибелі хазяїна. При поїданні зараженого фінами м’яса травоїдних тварин собаками чи вовками головки паразитів прикріплюються до стінок їхнього кишечнику і перетворюються на статеве покоління — невеликих (до декількох міліметрів завдовжки) червів, які продукують величезну кількість яєць. Яйця з послідом потрапляють назовні; травоїдні тварини заражаються під час випасання. Людина може заразитись ехінококом та

шьвеококом, граючись з приблудними собака­ми, на шерсті яких багато яєць цих паразитів.

У плоских червів - сисунів, деяких членис­тоногих (дафній, попелиць тощо) у життєвому циклі чергуються покоління, які розмножу­ються статево і шляхом партеногенезу. Напри­клад, серед дрібних рачків - дафній - трапля­ються самки, які протягом ряду послідовних поколінь розмножуються партеногенетично, відкладаючи незапліднені яйця. Але за не­сприятливих змін умов довкілля (зниження температури, нестача їжі, підвищення соло­ності води тощо) з незапліднених яєць ви­ходять особини обох статей. У самок цього по­коління формуються яйця, розвиток яких можливий лише після запліднення. Заплідне­ні яйця містять значні запаси поживних речо­вин (жовтка) і вкриті щільною оболонкою. Вони здатні переживати несприятливі умови в стані спокою. З настанням сприятливих умов із цих яєць виходить нове партеногенетичне

Мал. 23.7. Життєвий цикл дафнії; 1 - самка з партеногенетичними яйцями; 2 - самки, які відкладають незапліднені яйця з них розвиваються як самці (3), так і самки (4):

5 - мейоз; б - сперматозоїд; 7 - яйцеклітина:

8 - зигота; 9 - самка із заплідненими яйцями 10 - зимуючі запліднені яйця

покоління самок, і розпочинається наступний життєвий цикл (мал. 23.7).

Чергування статевих і партеноге- нетичних поколінь має важливе біо­логічне значення для істот, які меш­кають у мінливих умовах довкілля і нездатні переживати несприятливі періоди в активному стані. Статеве розмноження забезпечує безперерв­ність існування виду в мінливих умовах довкілля, а партеногенез дає змогу повною мірою використовува­ти сприятливі періоди для швидкого нарощування чисельності популяції.

У життєвому циклі деяких тварин чергуються роздільностатеве і гер­мафродитне покоління. Наприклад, у одного з видів круглих червів жаб’ячого рабдіаса — особини гермафродитного покоління паразитують в легенях жаб. Яйця, які відкладають ці особнни. виводяться з хазяїна на зовні. З них виходять личинки, з яких розвиваються особини вільноживу- чого роздільностатевого покоління. Вони мешкають у грунті і мають вдвічі менші розміри порівняно з гермафродитними організмами. Личинки, які виходять з яєць, відкладених особинами роздільностатевого покоління, для свого подальшого розвитку повинні потрапити в організм жаби. Там вони розвиваються в особин гермафродитного покоління.

Запам’ятайте: складні життєві цикли з чергуванням поколінь, які розмножуються різними способами (статевим і нестатевим, статевим і партеногенетично) забезпечують здатність виду підтримувати чисель­ність популяції в різних умовах довкілля.

Тривалість життєвого циклу визначають кількістю поколінь, які послідовно змінюють одне одного протягом одного або багатьох років.

Які періоди постембріонального розвитку людини?

Періодизація постембріонального розвитку людини враховує її біологічні та соціальні особливості. Так, перші десять днів життя дитини - це період новонародясеності. З 11-го дня життя й до одного року триває грудний період. Перший - третій роки життя - це період раннього дитинства, а від чотирьох До семи - період першого дитинства. Період другого дитинства триває від 8 Д° 11 (у дінчаТок) та 12 (у хлопчиків) років. Підлітковий період дівчат триває від 12 до 15 років життя, хлопців - від 13 до 16. Від 16 до 20 (дівчата) та від 17 До 21 (юнаки) років життя триває юнацький період. Зрілий вік у жінок продо­вжується від 21 до 55 років життя, у чоловіків - від 22 до 60. Похилий вік
триває від 56 років (жінки) та 61 року (чоловіки) до 74-го року життУ 75 років починається старечий вік, який закінчується смертю. У людепохилого або старечого віку спостерігають процеси старіння.

Які є гіпотези старіння?

Старіння - процес поступового порушення і втрати важливих функ­цій організму, зокрема здатності до розмноження та регенерації. Учені встановили, що старіння починається із змін у мітохондріях і поступово поширюється на весь організм. Зокрема, зменшується ступінь пристосо­ваності до умов проживання, здатність протистояти хворобам, частіше виникають травми (пригадайте, чому у людей похилого віку частіше бу­вають переломи кісток).

Виділяють хронологічне старіння, пов’язане з віком людини (у роках), та біологічне, викликане необоротними змінами клітин. Крім того, старін­ня може бути фізіологічним (природним) і патологічним (передчасним).

Ще недавно старіння людини здебільшого пов’язували з впливом чин­ників навколишнього середовища. Сучасні наукові дані свідчать, що ста­ріння - це спадково запрограмований процес.

Процеси старіння залежать від активності генів: «ввімкнення» експресії одних і «вимкнення інших. Зокрема, шведські дослідники встановили, що внаслідок мутацій генів мітохондрій миші старіють у 3-5 разів швидше, ніж нормальні особини. З активністю генів мітохондрій пов’язують серцево- судинні та інші захворювання, притаманні людям похилого віку. Вимкнен­ням активності інших генів учені пояснюють також гальмування багатьох ферментативних реакцій і зниження інтенсивності біосинтезу білків.

Отже, процеси клітинного метаболізму з віком необоротно змінюються. Зокрема, стають активними так звані гени старіння, які несуть інформацію про пригнічення біосинтезу білків, утворення рибосом, порушення будови та функцій клітинних мембран. З віком накопичуються порушення меха­нізмів поділу клітин, унаслідок чого зменшується здатність до регенерації, та функціонування генів, які відповідають за репарацію молекул ДНК.

Ще одна гіпотеза пов’язує старіння людини з укороченням теломер хро­мосом. Теломера (від грец. телос - кінець та мерос - частина) - розташова­на на кінці лінійної хромосоми ділянка ДНК, яка складається з великого числа повторів нуклеотидних послідовностей та не несе інформації про білкові молекули. Під час інтерфази лінійна хромосома подвоюється не­повністю - на кінцях поступово втрачаються ді­лянки повторів. Якби вони не були теломерами, це спричинило б утрату частини необхідної спадкової інформації. Щоразу, коли лінійна хромосома подвоюється, вона втрачає невеликі ділянки ДНК (50-100 пар основ) на обох своїх кінцях. У деяких клітинах (стовбурових, гене­ративних) ці ділянки теломер відновлюються за допомогою особливого ферменту, однак цей фермент неактивний у більшості клітин, і хро-

Мал. 23.8. Розташування теломер: 1 - клітина; 2 - ядро; З - хромосома; 4 - теломери

мосоми зменшуються від поділу до поділу. Теломери та кож допомага ють правильному приєднанню ділянок хромосом у разі порушення їхньої структури (наприклад, під дією іонізуючого випромінювання) під час ре­парації ДНК.

Учені виявили ген, який відповідає за довжину теломер. З’ясовано, що у людей з певним алелем цього гена теломери вкорочені. Тому отрі люди старіють швидше за інших.

Зменшення довжини теломер упродовж життя можуть зумовлювати наркотичні речовини, алкоголь, куріння тютюну, малорухомий спосіб життя тощо. Тому люди, які ведуть неправильний спосіб життя, вкорочу ють свій вік. До чинників, які подовжують життя, належать регулярні за­няття спортом, раціональне харчування, тривале перебування на свіжому повітрі, уникання стресових ситуацій, відмова від шкідливих звичок тощо.

Процеси старіння надзвичайно різноманітні: зокрема, висунуто понад 300 гіпотез для їхнього пояснення. Отже, передчасне старіння здебільшого запрограмоване спадково та відбувається на молекулярному, клітинному та організмовому рівнях організації.

Геронтологія (від Грец. геронтос - стара людина та логос - наука) ви­вчає причини та процеси старіння. Можливо, завдяки її здобуткам у не­далекому майбутньому тривалість життя людини збільшиться.

Нові терміни та поняття: Прямий та непрямий розвиток, прості та складні життєві цикли, старіння, геронтологія


загрузка...
загрузка...

Категорія: Біологія