Індивідуальний розвиток організму: особливості онтогенезу

Індивідуальний розвиток організму: особливості онтогенезу

Розмноження та індивідуальний розвиток організмів (10 клас вивчає дану тему в курсі біології) у представників різних систематичних одиниць має свої особливості. У цій статті ми розглянемо основні етапи, характеристики і значення цих процесів.

Біологія: індивідуальний розвиток організмів

Почнемо з визначення понять. Термін "онтогенез" "1886 року вперше ввів у науку німецький філософ і природознавець Ернст Геккель. Це індивідуальний розвиток організму, який супроводжується низкою фізіологічних і морфологічних змін.

Але по порядку. Індивідуальний розвиток організмів і тип розмноження тісно взаємопов 'язані. Тому у представників різних систематичних одиниць цей процес має свої кордони. Наприклад, при вегетативному розмноженні рослин онтогенез починається з моменту відщеплення від материнської особини, а при статевому процесі у тварин - від запліднення. У більшості організмів онтогенез завершується загибеллю. А ось у бактерій, найпростіших і одноклітинних водоростей - поділом їх клітини. Але в будь-якому випадку онтогенез передбачає реалізацію генетичної інформації.

Типи онтогенезу

Індивідуальний розвиток ілюструє і процес адаптації організмів. Так, у комах і земноводних спостерігається личиночний онтогенез. Його ще називають непрямим. Такий тип обумовлений тим, що яйця цих тварин мають незначний запас поживних речовин. Крім того, багато видів змінюють середовище проживання в міру свого розвитку. Личинки здатні до самостійного життя. Вони активно пересуваються, самостійно харчуються, ростуть і розвиваються.

Невеличкий, або яйцекладний, онтогенез зустрічається у деяких безхребетних, риб, плазунів, птахів і примітивних ссавців. Жовток їхніх яєць містить достатній запас речовин, необхідних для розвитку майбутнього організму. Тому зародок знаходиться в яйці тривалий час.

Найпрогресивнішим є внутрішньоутробний онтогенез. Він характерний для ссавців і людини. Їхні яйцеклітини практично не містять жовтка. Харчування зародка відбувається за рахунок плаценти. Це тимчасовий орган, через який відбувається обмін речовин між організмом матері та дитини.

Ембріональний період

Індивідуальний розвиток організму (в 10 класі вивчається в розділі "" Розмноження і розвиток організму ") включає кілька етапів. Найперший називається ембріональним. Він починається з моменту формування зиготи. Так називається запліднена яйцеклітина. Завершується ембріональний розвиток народженням або виходом з яйцевих оболонок.

У тварин розрізняють зовнішнє і внутрішнє запліднення. Перше відбувається поза організмом самки. Наприклад, самки риб мечуть ікру - виділяють статеві клітини, а самці поливають її насіннєвою рідиною. При такому типі запліднення шанси на виживання у майбутнього покоління невеликі. Адже ікра - улюблене ласощі багатьох водних мешканців. Тому риби виділяють відразу кілька сотень яйцеклітин.

Внутрішнє запліднення здійснюється всередині жіночого організму. Воно характерне для тварин, які піклуються про своє потомство. Наприклад, птахи і плазуни охороняють свої гнізда, висиджують яйця. У більшості ссавців ембріон розвивається всередині материнського організму, що максимально збільшує їхні шанси на виживання.

А тепер розглянемо стадії ембріонального періоду.

Дроблення

Онтогенез, або індивідуальний розвиток організму, починається з ділення яйцеклітини. Найчастіше вона є заплідненою. У ній з 'єднується матеріал вихідних батьківських форм. Але відомі випадки, коли розвиток нового організму походить з жіночої гамети без запліднення. Такий процес називається партеногенезом.

У процесі дроблення яйцеклітина багаторазово ділиться. У результаті утворюється одношаровий зародок - бластула. При цьому ні обсяг, ні маса ембріона не змінюються. З кожним поділом збільшується кількість клітин, з яких він складається. Вони називаються бластомерами. Поділ триває до тих пір, поки розміри не досягнуть показників, характерних для соматичних (не статевих) клітин.

Тип дроблення залежить від характеру розташування жовтка в клітині. Наприклад, у земноводних жовток розподілений нерівномірно, тому формуються бластомери різної величини. Причому ті, які містять жовток, більші. Таке дроблення називається повним нерівномірним.

Особливо багаті жовтком яйця рептилій і птахів. У цьому випадку дробленню піддається вільна від нього цитоплазма, яка накопичується на одному полюсі. Саме тут знаходиться і ядро зиготи. Це приклад неповного дискоїдального дроблення. Якщо жовток рівномірно розподіляється в цитоплазмі, то утворюються однакові за розмірами бластомери. У цьому випадку ділиться все яйце.

Гаструляція

На другому етапі індивідуального розвитку організму відбувається формування зародкових листків. Під час гаструляції бластомери практично не діляться і не збільшуються в розмірах. Вони активно пересуваються, в результаті чого з одного шару утворюється кілька.

У цей період зародок називається гаструлою. У представників кишечнополісних він представлений особистинкою, що вільноживе. Але в більшості випадків гаструла знаходиться в яйці або утробі матері. Всередині такого зародка розташовується порожнина - гастроцель. Повідомлення з навколишнім середовищем відбувається через бластопор - первинний рот.

У губок, гідроїдних поліпів і медуз в ході гаструляції утворюється два зародкових листка: зовнішній - ектодерма, і внутрішній - ентодерма. У інших тварин між ними ще закладається мезодерма. Формування зародкових листків є результатом диференціювання клітин бластули.

Органогенез

Триває індивідуальний розвиток організму освітою осьових органів. У цьому і полягає суть органогенезу. Вони формуються із зародкових листків. Так, зовнішній шар, або ектодерма, дає початок нервовій платівці. Згодом з неї розвиваються спинний і головний мозок, черепно- і спинномозкові нерви. З ектодерми також формуються органи почуттів, емаль зубів, залози зовнішньої секреції, епітелій прямої кишки і ротової порожнини, покриви шкіри та її похідні: нігті, кігті, волосся, копита.

Похідним внутрішнього шару, або ентодерми, є внутрішній осьовий скелет - хорда. У примітивних тварин, наприклад, біля ланцетника, вона зберігається протягом усього життя. У більшості хребетних з хорди розвивається скелет, який складається з черепа, хребта, грудної клітини, поясів і вільних кінцівок. Ентодерма також дає початок легким і травним залозам: печінки та підшлункової. З внутрішнього шару також утворюється епітеліальний шар жабр і кишкової трубки.

Важливі для організму структури формуються також із середнього шару, або мезодерми. Це кровоносний, виділовий, статева системи, скелетні м 'язи, а також всі різновиди сполучної тканини: хрящі, сухожилля, дерма, кістки.

Постембріональний період

Процес індивідуального розвитку організму після народження або виходу з яйця триває до його загибелі. Він супроводжується кількісними змінами - зростанням. У рослин і грибів він безперервний, оскільки вони збільшуються в розмірах протягом усього життя. Тварини ростуть тільки певний період свого життя. Таке зростання називається обмеженим.

Кількісні зміни супроводжуються якісними - розвитком. В результаті організм набуває нових здібностей. У різні періоди життя інтенсивність зростання і розвитку неоднакова, що визначає фізіологічні, анатомічні та психічні особливості. Їх ще називають віковими.

Незалежно від виду організму, постембріональний період проходить три періоди. Перший - ювеніальний вік, коли статевого дозрівання ще не досягнуто. У людини він завершується в 11-12 років. Другий період характеризується досягненням статевої зрілості. Це пубертатний вік. За ним йде період старіння, що завершується припиненням життя.

Прямий розвиток

Індивідуальний розвиток організму в постембріональний період проходить двома шляхами. У плазунів, птахів і ссавців народжуються тварини тільки незначно відрізняються від половозрілої особини. Дитинча просто має менші розміри порівняно з дорослим організмом. Його подальший розвиток передбачає зростання і досягнення статевої зрілості.

Непрямий розвиток

У комах, багатьох кісткових риб, жаб новонароджена особина значно відрізняється від дорослої. Це стосується особливостей будови, харчування, способу життя. Наприклад, личинка жаби - пуголовок - спочатку нагадує малька риб. Вона дихає за допомогою зовнішніх жабр. Вони мають вигляд невеликих пучків, розташованих з боків голови. На шкірі можна помітити бічну лінію. У пуголовка, як у кісткових риб, двокамерне серце і одне коло кровообігу. Пуголовок швидко росте. Спочатку він харчується жовтком ікринок. Потім у личинки прорізається рот, і тварина переходить до самостійного видобутку водоростей, найпростіших і дрібних безхребетних. Через час у пуголовка розвиваються кінцівки, формуються легені, трикамерне серце, два кола кровообігу. При цьому хвіст вкорачується, зовнішні жабри редукуються. Так пуголовок перетворюється на жабу, яка переходить на сушу. Цей процес триває до трьох місяців.

Отже, індивідуальний розвиток організмів називається онтогенезом. Він включає кількісну і якісну зміни особини від зародження до завершення життя, забезпечуючи здійснення всіх біологічних функцій.