Какие типы постэмбрионального развития характерны для животных и чем они различаются

34. Постэмбриональное развитие организмов

1. Ключевые вопросы.

1. Дайте определение понятия «постэмбриональное развитие».

Постэмбриональное развитие — период развития организма с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек до гибели.

2. Какие типы постэмбрионального развития характерны для животных? Чем они различаются?

Для животных характерны два типа постэмбрионального развития: прямое и непрямое (с превращением, или метаморфозом).

Прямое развитие характерно для животных, у которых яйцеклетки богаты желтком или зародыш развивается в организме матери, получая от него необходимые питательные вещества. Рождающийся детеныш имеет все органы взрослого организма, но отличается от него меньшими размерами. Дальнейшее развитие сводится к росту и половому созреванию.

Непрямое развитие, или развитие с метаморфозом характерно для животных, у которых яйцеклетки бедны желтком. После оплодотворения в зиготе недостаточно питательных веществ для формирования у зародыша всех органов взрослой особи. Поэтому из яйца выходит личинка, имеющая более простое строение, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка — организм, приспособленный к активному передвижению, питанию, росту и развитию, но не способный размножаться (за редким исключением). На стадии личинки организм растет и развивается не за счет запасных питательных веществ яйца, запас которых невелик, а за счет самостоятельного питания. Со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным, т. е. происходит превращение (метаморфоз).

3. Укажите преимущества и недостатки прямого развития животных.

Преимущества прямого развития животных:
1) формирование взрослой особи обычно проходит за более короткий промежуток времени;
2) не происходит существенной перестройки организма, соответственно, требуется сравнительно меньше энергии и питательных веществ.

Недостатки прямого развития животных:
1) для осуществления эмбрионального развития требуется запасание большого количества питательных веществ (желтка) в яйцеклетках либо внутриутробное вынашивание потомства;
2) в случае перенаселения обостряется внутривидовая конкуренция между молодыми и взрослыми особями, поскольку они обитают в одинаковых условиях и используют общие источники пищи.

4. Из предложенного перечня выберите животных с полным превращением: лягушка, ящерица, капустная белянка, комнатная муха, устрица, майский жук, медоносная пчела.

Капустная белянка, комнатная муха, майский жук, медоносная пчела.

2. Сложные вопросы.

1. Для каждого типа постэмбрионального развития подберите представителей животных, для которых он характерен. Типы развития: 1 — прямое, 2 — непрямое. Животные: щука, перловица, дождевой червь, лягушка, аскарида, прудовик, ящерица, стрекоза, аист, волк.

Прямое: дождевой червь, аскарида, прудовик, ящерица, аист, волк.
Непрямое: щука, перловица, лягушка, стрекоза.

2. Какие утверждения являются верными:
1) онтогенез — процесс внутриутробного развития живых организмов;
2) метаморфоз — процесс превращения личинки во взрослую особь;
3) головастик — личиночная стадия развития лягушки;
4) образование плаценты характерно для яйцекладущих животных;
5) в онтогенезе выделяют эмбриональный и постэмбриональный этапы;
6) внутриутробное развитие заканчивается выходом особи из яйца;
7) постэмбриональный этап начинается с оплодотворения?

Источник

Типы постэмбрионального развития

Постэмбриональное развитие бывает двух типов — прямое и непрямое (рис. 18).

Рис. 18. Виды постэмбрионального развития: А — прямое развитие у саранчовых; Б — развитие с метаморфозом у бабочки; В — метаморфоз у земноводных

Прямое развитие идет без так называемых превращений, когда появившийся на свет организм имеет сходство со взрослой особью и отличается только размерами, недоразвитием ряда органов и пропорций тела. Такое развитие имеет место у птиц, млекопитающих, некоторых насекомых, ракообразных.

Непрямое развитие протекает с метаморфозом, т. е. с превращением во взрослую особь. В этом случае родившийся организм — личинка не похожа на взрослую особь. Личинка приспособлена к активному питанию, передвижению, росту и развитию, но не способна к размножению (за редким исключением).

Например, у лягушки личиночная стадия — головастик по выходе из яйца напоминает малька рыбы.

У него отсутствуют конечности, вместо легких — жабры, имеется хвост, при помощи которого он активно плавает в воде. Спустя некоторое время у головастика формируются конечности, развиваются легкие, зарастают жаберные щели и исчезает хвост. Через два месяца после выхода из яйца головастик превращается во взрослую лягушку.

У некоторых отрядов насекомых развитие также протекает с превращением. Например, бабочки проходят целый ряд стадий развития. Из яйца появляется гусеница, которая по внешнему виду похожа на кольчатого червя. Она много ест и быстро растет. Затем гусеница превращается в куколку — неподвижную форму, которая находится в коконе, не питается, а только развивается во взрослое насекомое. Через некоторое время из куколки выходит бабочка. Способы питания у личинки и взрослого насекомого отличаются. Гусеница питается листьями и имеет грызущий ротовой аппарат, а у бабочки лижущий ротовой аппарат, и она питается нектаром. Иногда у некоторых видов взрослая форма вообще не питается и сразу приступает к размножению (тутовый шелкопряд).

Превращение личинки во взрослую особь связано с синтезом специальных гормонов. Например, для превращения головастика в лягушку необходим гормон щитовидной железы.

Биологический смысл метаморфоза заключается в том, что личинки и взрослые особи питаются разной пищей, адаптированы к разным условиям, что устраняет конкуренцию между ними.

У некоторых организмов личиночный период может затягиваться на всю жизнь, и на этой стадии организм может приступить к размножению. Например, личинка земноводного амбистомы — аксолотль при недостатке гормона щитовидной железы не превращается во взрослую особь, но способна размножаться на этой стадии. При добавлении в воду гормона развитие идет до конца, и аксолотль превращается в амбистому.

Читайте также:  Какие животные используют в пищу еловые шишки с семенами белка клест мышь заяц

Рост. Характерной чертой онтогенеза является рост организма, т. е. увеличение его размеров и массы. По характеру роста всех животных можно разделить на две группы — с определенным и неопределенным ростом. При неопределенном росте размеры тела организма увеличиваются в течение всей его жизни. Это наблюдается, например, у моллюсков, земноводных, рыб, рептилий. Организмы с определенным ростом прекращают увеличение размеров тела на определенном этапе развития. Это насекомые, птицы, млекопитающие. Темпы роста меняются в течение всего периода и находятся под контролем гормонов. Например, у млекопитающих и человека рост регулируется гормоном гипофиза — соматотропным гормоном. Он активно вырабатывается в детском возрасте, а в период полового созревания количество гормона уменьшается и постепенно прекращается его выработка.

После интенсивного периода роста организм вступает в стадию зрелости, для которой характерно также изменение физиологических процессов в организме. Этот период связан с деторождением.

Старение и смерть

Процесс индивидуального развития организма заканчивается старением и смертью. Старение — это общебиологическая закономерность, свойственная всем живым организмам. В процессе старения изменяются все системы органов, нарушаются их структура и функции.

Существует несколько теорий старения. Одна из первых теорий была предложена И. И. Мечниковым, согласно которой старение связано с усилением процессов интоксикации, самоотравления организма в результате накопления продуктов обмена веществ (в частности, азотистого обмена). Ядовитые продукты жизнедеятельности организма поражают клетки печени, мозга, которые перестают нормально функционировать. Он рассматривал процесс старения с позиций фагоцитоза, считая, что деятельность гнилостных бактерий ведет к накоплению ядов в организме.

По другой теории старение — это результат затухания процесса самообновления белков, ухудшения процессов обмена веществ в цитоплазме.

Многие современные теории предполагают, что старение является следствием изменений в генетическом аппарате клеток, которые приводят к снижению активности процессов биосинтеза белков. Существенным фактором изменения генетической активности является ослабление активности ферментов и белков-регуляторов. Восстановление поврежденных участков ДНК идет медленнее, накапливаются мутации, которые проявляются в структурах РНК и белков. С возрастом повышается частота хромосомных нарушений.

Продолжительность жизни некоторых животных и растений

Высказываются гипотезы, связанные с гормональными нарушениями, в частности с изменением функции зобной железы. Старение характеризуется уменьшением надежности систем регуляции, обеспечивающих равновесие организма. В последнее время выдвинута еще одна теория — адаптационно-регуляторная, согласно которой старение рассматривается как процесс равномерного угасания, нарушения обменных процессов, структуры и функций клеток и органов.

У человека процессы старения обусловлены многими биологическими факторами, а также необходимо учитывать роль социальной среды. Наука, занимающаяся проблемами старения человека, называется геронтологией.

Вопросы для самоконтроля

1. Какой период жизни организма называется постэмбриональным?

2. Какие типы постэмбрионального развития известны?

3. В чем разница между прямым и непрямым развитием?

4. Охарактеризуйте стадии развития насекомых с полным и неполным превращением.

5. Назовите животных с разным типом развития.

6. У каких позвоночных животных размножение может наступать на личиночной стадии?

7. В чем биологический смысл развития с метаморфозом?

8. Какие гипотезы процесса старения вам известны?

10. Гаметогенез и развитие растений

Мейоз в жизненном цикле растений. У растений гаметогенез и размножение протекают иначе, чем у животных. Процесс мейоза происходит у них не на стадии образования гамет, а на стадии образования спор. Кроме того, у растений наблюдается чередование поколений с диплоидным (2n) и гаплоидным (n) набором хромосом.

Поколение с гаплоидным набором хромосом называется гаметофитом. На гаметофите образуются гаметы в процессе митоза. Поколение с диплоидным набором хромосом называется спорофитом, и на нем образуются споры в процессе мейоза. Гаметофит развивается из гаплоидных спор, а спорофит — из диплоидной зиготы, образующейся в результате оплодотворения.

Смена поколений идет по схеме: зигота (2n) —> спорофит (2n) —> мейоз —> споры (n) —> гаметофит (n) —> митоз —> гаметы (n) —>оплодотворение —> зигота (2n)

В цикле развития мейоз всегда происходит один раз. В зависимости от периода жизни спорофита и гаметофита взрослое растение может быть гаплоидным или диплоидным.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Постэмбриональное развитие животных. Развитие прямое и метаморфоз. Рост и регенерация

Постэмбриональное развитие животных. Развитие прямое и метаморфоз. Рост и регенерация

Постэмбриональное (послезародышевое) развитие животных

Период у животных от рождения (выхода из оболочек) до времени, когда организм становится способен к размножению, называется постэмбриональным (послезародышевым) развитием. В этот период происходит рост организма, формирование некоторых органов, в частности половых. Различают прямое и непрямое развитие.

Развитие прямое

Развитие прямое, если родившееся животное напоминает взрослое. Характерно для некоторых кишечнополостных, реснитчатых, малощетинковых червей, ракообразных, паукообразных, моллюсков, хрящевых рыб, пресмыкающих, птиц, млекопитающих. Происходит вследствие эмбрионизации – явления, когда эмбриональный период более продолжителен благодаря запасанию питательных веществ яйца (пресмыкающиеся, птицы) или питанию эмбриона запасами, ресурсами материнского организма (некоторые хрящевые рыбы, все плацентарные млекопитающие). Появляющееся на свет животное находится на высшей ступени развития, менее восприимчиво к действию факторов среды обитания. У некоторых животных (скорпионы, акулы, некоторые сумчатые, все плацентарные млекопитающие) зародышевая оболочка срастается с оболочкой расширенной части яйцеводов (матки). Это позволяет зародышу получать через кровь матери питательные вещества, кислород, выводить продукты метаболизма, углекислый газ. Процесс появления такого зародыша называется настоящим живорождением.

Зародыш может развиваться за счет питательных веществ яйца внутри материнского организма и освобождается от яйцевых оболочек в половых ходах матери. Такое явление называется яйцеживорождением. Наблюдается у некоторых ящериц, змей, некоторых насекомых, живородящих рыбок и др.

Читайте также:  Викторина в мире животных 4 класс миллионы лет тому назад

Яйцерождение – это явление развития зародыша в яйце вне материнского организма и выхода из него в окружающую среду. Характерно для членистоногих, кишечнополостных, большинства пресмыкающих, всех птиц, первозверей и т. п.

Развитие непрямое или метаморфоз

Развитие непрямое или метаморфоз (от греч. метаморфозис – преобразование). Вследствие косвенного развития личинка, благодаря глубоким изменениям структур организма, превращается во взрослую особь. Характерно для многих кишечнополостных, плоских, круглых, кольчатых червей, насекомых, многоножек, клещей, большинства моллюсков, иглокожих, ланцетников, костных рыб, земноводных. Проходит в несколько фаз. В зависимости от фаз различают у насекомых полное превращение (мотыльки, жуки, поперечнокрылые и др.) и неполное (тараканы, клопы, бабки, прямокрылые и т. п.).

Фазы неполного метаморфоза

Яйцо – личинка – взрослая особь.

Фазы полного метаморфоза

Яйцо – личинка – куколка – взрослая особь. На фазе куколки происходят коренные изменения организации, изменяется полностью строение, питание.

При непрямом развитии наблюдается эмбрионизация (у насекомых с неполным преобразованием) и яйцеживорождение (некоторые насекомые, клещи, некоторые круглые черви и т. п.).

Биологические функции, обеспечивающие непрямое развитие

1) питательная – есть определенная питательная фаза развития (личинка у насекомых), взрослые насекомые не растут, могут не есть вообще, основная их функция – размножение;

2) расселительная – личинки часто малоподвижны или прикреплены, расселяются активно или пассивно, с помощью течений, ветра, организмов и т. п., способствуя тем самым расселению видов;

3) рациональное использование ресурсов – разные фазы разделены пространственно, трофически и не смешиваются, предотвращают таким образом, чрезмерную плотность популяции, истощение питательных ресурсов;

4) обеспечение заражения хозяев паразитами – паразиты могут иметь несколько промежуточных хозяев, заражение на разных стадиях происходит разными путями (с пищей, через кожу, переносчиками), все это увеличивает возможность встретиться паразиту с хозяевами.

Рост осуществляется на протяжении индивидуального развития организма. Контролируется у животных гормонами и нейрогормонами, у растений – фитогормонами. Рост – это постепенное увеличение размеров, массы организмов.

При этом процессы пластического обмена преобладают над процессами энергетическими.

Различают рост периодический, ограниченный и неограниченный.

Ограниченный рост

Ограниченный рост – это рост, когда, достигая определенных размеров, особь его прекращает. Чаще наблюдается у животных. Характерен для одноклеточных, круглых червей, членистоногих, птиц, млекопитающих и др.

Неограниченный рост

Неограниченный рост – это увеличение размеров, массы на протяжении всей жизни организма. Характерен для грибов, многоклеточных водорослей, большинства высших растений, ленточных червей, кольчатых, моллюсков, хрящевых рыб, костных рыб, пресмыкающих и т. п.

Периодический рост

Периодический рост – периоды роста чередуются с периодами его прекращения. Наблюдается у организмов (животных), для которых характерна линька. Они растут в периоды, когда сбрасывают свои покровы, до образования новых (членистоногие, пресмыкающие и т. п.).

Регенерация

Важным свойством организмов является способность к регенерации. Регенерация (от лат. regeneratio – возрождение, восстановление) – это процесс восстановления организмами поврежденных, утраченных участков тела. Возможно воспроизведение из определенной части организма в целом. Чем выше уровень организации, тем меньше способность к регенерации. У беспозвоночных животных от маленькой частицы тела может восстановиться целый организм (кишечнополостные, плоские черви, кольчатые и др.). Среди позвоночных регенерация частей тела может наблюдаться только у пресмыкающих. Благодаря регенерации происходят постоянная замена тканей, клеток, вегетативное размножение.

Источник

Биология. 10 класс

§ 34. Постэмбриональное развитие организмов

*Типы постэмбрионального развития организмов

В предыдущем параграфе вы познакомились с процессами, протекающими на этапе эмбрионального развития животных, который завершается формированием зародыша. Далее сформировавшийся зародыш выходит из яйца или тела матери в окружающую среду, где продолжает свое развитие.

Период развития организма с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек до гибели называется постэмбриональным развитием. Различают два типа постэмбрионального развития: прямое и непрямое (с превращением, или метаморфозом).

Прямое развитие характерно для животных, у которых яйцеклетки богаты желтком или зародыш развивается в организме матери, получает от него необходимые питательные вещества. Такой тип развития наблюдается у птиц и млекопитающих. Рождающийся детеныш имеет все органы взрослого организма, но отличается от него меньшими размерами. Дальнейшее его развитие сводится к росту и половому созреванию.

У птиц и млекопитающих сильно развита забота о потомстве. Детеныш, как правило, ведет такой же образ жизни, питается такими же видами корма, что и родители. Именно родители в ходе жизни обучают детеныша всему, что позволит ему максимально приспособиться к условиям среды и занять свою экологическую нишу в природе. Можно привести ряд примеров, подтверждающих это: хищники учат детенышей охотиться, птицы — птенцов летать.

Млекопитающие в наибольшей степени способны проявлять заботу о потомстве, выкармливать детенышей молоком, обучать и воспитывать. Например, кенгуренок, будучи умелым бегуном и прыгуном, при малейшей опасности прячется в сумку матери. У медведей, слонов, волков, как правило, если детеныш лишается родителя, то его заменяют сородичи. У крупных млекопитающих малочисленное потомство, поэтому им очень важно сохранить его и вырастить. А вот самки земноводных, рыб, червей, насекомых могут откладывать тысячи икринок или яиц. Поэтому у них нет особой необходимости заботиться о потомстве. Из большого количества потенциальных потомков всегда останется в выживших достаточно многочисленное потомство.

Читайте также:  Какие животные из отряда описанных в параграфе встречаются в вашей местности каково их значение

У позвоночных животных различают два типа прямого развития: яйцекладный и внутриутробный. При яйцекладном типе зародыш развивается внутри яйца, имеющего большой запас желтка (хрящевые рыбы, пресмыкающиеся, птицы). При внутриутробном типе все жизненные функции зародыша обеспечиваются через специальный орган — плаценту за счет материнского организма (плацентарные млекопитающие и человек). Завершается этот тип развития процессом деторождения.

Среди беспозвоночных прямое развитие наблюдается у кольчатых червей, брюхоногих и головоногих моллюсков, паукообразных и некоторых ракообразных (например, дафния, речной рак).

Преимущества прямого развития организмов: 1) формирование взрослой особи обычно проходит за более короткий промежуток времени; 2) не происходит существенной перестройки организма, соответственно, требуется сравнительно меньше энергии и питательных веществ.

Недостатки прямого развития организмов: 1) для осуществления эмбрионального развития требуется запасание большого количества питательных веществ (желтка) в яйцеклетках либо внутриутробное вынашивание потомства; 2) в случае перенаселения обостряется внутривидовая конкуренция между молодыми и взрослыми особями, поскольку они обитают в одинаковых условиях и используют общие источники пищи.

Непрямое развитие, или развитие с метаморфозом, характерно для животных, у которых яйцеклетки бедны желтком. После оплодотворения в зиготе недостаточно питательных веществ для формирования у зародыша всех органов взрослой особи. Поэтому из яйца выходит личинка, имеющая более простое строение, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка — организм, приспособленный к активному передвижению, питанию, росту и развитию, но не способный размножаться (за редким исключением). На стадии личинки организм растет и развивается не за счет запасных питательных веществ яйца, запас которых невелик, а за счет самостоятельного питания. Со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным, т. е. происходит превращение (метаморфоз).

Метаморфоз представляет собой глубокие преобразования в строении личинки, в результате которых она превращается во взрослый организм. В зависимости от характера этих преобразований у животных различают два типа метаморфоза:

а) неполный метаморфоз, когда развитие животного включает три стадии:

яйцо → личинка → взрослая особь;

б) полный метаморфоз, когда в развитии организма присутствует стадия куколки:

яйцо → личинка → куколка → взрослая особь.

Рассмотрим более подробно их особенности. С неполным метаморфозом развиваются некоторые отряды насекомых (стрекозы, прямокрылые, равнокрылые, полужесткокрылые), двустворчатые моллюски, плоские (кроме ресничных) и круглые черви, некоторые ракообразные, костные рыбы, земноводные. Личиночная стадия может быть не похожа на взрослую особь, как внутренним строением, так и внешним видом.

Часто личинка отличается от взрослой особи не только по строению, но и по образу жизни, способу питания, среде обитания.

Например, у земноводных личинка (головастик) имеет жабры, боковую линию, двухкамерное сердце, один круг кровообращения, хорошо развитый хвост. Тогда как взрослые особи дышат покровами тела и легкими, имеют трехкамерное сердце, два круга кровообращения, две пары конечностей и большинство не имеют хвоста. Головастики обитают только в водной среде, кормятся растениями, а взрослые лягушки — хищники и кормятся насекомыми, среда их жизни двойная (наземная и водная).

При неполном метаморфозе замена личиночных органов на органы взрослой особи происходит постепенно, без прекращения активного питания и передвижения личинки. У некоторых видов (членистоногие) развитие сопровождается линьками.

Полный метаморфоз дополнительно включает стадию куколки, в которой личинка превращается во взрослое животное. Такое развитие характерно только для некоторых отрядов насекомых (жесткокрылые, чешуекрылые, перепончатокрылые, двукрылые). Личинка у них червеобразной формы. У чешуекрылых она называется гусеницей и имеет очень простое строение. Ротовой аппарат у гусениц в отличие от взрослых бабочек всегда грызущий. Подавляющее большинство гусениц кормятся листьями. Когда гусеницы достигают больших размеров, они превращается в куколку. В стадии покоящейся куколки личиночные органы подвергаются распаду, после чего клеточный материал и накопленные питательные вещества используются для формирования органов взрослого насекомого.

У многих видов насекомых личиночная стадия самая продолжительная, а взрослая (имаго) — короткая и служит исключительно для размножения.

У бабочек шелкопряда взрослые особи не имеют ротового аппарата, поэтому не могут кормиться. Личинки должны накопить достаточно питательных веществ, чтобы бабочки смогли спариваться и откладывать яйца. Действительно, большинство самок бабочек шелкопряда после выхода из куколки летают только один раз, чтобы отложить яйца. Затем они погибают.

Значение метаморфоза для развития многих видов животных очень велико. Во-первых, личинки самостоятельно накапливают материал для формирования постоянных органов, свойственных взрослым особям. Во-вторых, разные среды обитания, характер питания, образ жизни у личиночной стадии и взрослого организма значительно снижают внутривидовую конкуренцию. Это способствует сохранению численности видов, так как отсутствует конкуренция за пищу, за места обитания и условия существования. В-третьих, активно передвигающаяся личинка малоподвижных или прикрепленных животных (двустворчатые моллюски, коралловые полипы, паразитические черви) способствует расселению вида и расширению его ареала. Следовательно, непрямой тип развития дает организму значительные преимущества в борьбе за существование.

К недостаткам непрямого развития организмов можно отнести: 1) развитие во взрослую особь обычно занимает длительный промежуток времени; 2) для осуществления метаморфоза требуется много энергии и пищи.

Повторим главное. Постэмбриональное развитие — период жизни организма с момента выхода в окружающую среду до гибели. Различают два типа постэмбрионального развития: прямое и непрямое (с превращением, или метаморфозом). Прямое развитие у позвоночных может быть яйцекладного (хрящевые рыбы, пресмыкающиеся, птицы) или внутриутробного (плацентарные млекопитающие) типа. Непрямое развитие включает стадию личинки и может протекать с неполным или полным метаморфозом. При неполном метаморфозе личинка превращается во взрослый организм:

яйцо → личинка → взрослая особь.

При полном метаморфозе личинка превращается в куколку:

Источник

Интересные факты из жизни