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

В предыдущем параграфевы 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.

!  Это интересно

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.

 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).

1. 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:
2. а) неполный метаморфоз, когда развитие животного включает три стадии:
3. яйцо → личинка → взрослая особь;
4. б) полный метаморфоз, когда в развитии организма присутствует стадия куколки:
5. яйцо → личинка → куколка → взрослая особь.

Рассмотрим более подробно их особенности. С неполным метаморфозомразвиваются 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.

!  Это интересно

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.

!  Это интересно

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:
• яйцо→ личинка → куколка → взрослая особь,
• а из нее выходит взрослый организм.

Постэмбриональное развитие

Существует два основных типа постэмбрионального развития — прямое и непрямое (развитие с превращением, развитие с метаморфозом). 

При прямом развитии организм, появившийся из тела матери или яйцевых оболочек, отличается от взрослого организма тем, что имеет меньший размер и недоразвитие некоторых систем органов, к примеру, половых (птицы, млекопитающие).

В данном случае постэмбриональное развитие сводится к росту и половому созреванию.

Такой тип развития имеют животные, в яйцеклетках которых содержится большое количество желтка (рыбы, пресмыкающиеся, птицы), а также животные с внутриутробным типом развития (млекопитающие).

При непрямом развитии из яйца выходит личинка, строение которой проще взрослого животного, а иногда даже сильно отличающаяся от него. Обычно, у нее есть специальные личиночные органы, которых нет у взрослого животного, и отсутствует способность к размножению. Личинка самостоятельно питается, растет, ее личиночные органы исчезают и появляются органы взрослой особи.

Часто личинка и взрослое животное занимают разные экологические ниши и не конкурируют друг с другом за среду обитания (например, стрекоза и ее личинка, обитающая в водоемах; майский жук и его личинка, живущая под землей; головастик и взрослая лягушка и т.д.). Такой тип развития имеют организмы, яйцеклетки которых содержат малое количество желтка (многие членистоногие, земноводные).

Примером животных, имеющих постэмбриональное развитие с метаморфозом, могут служить бесхвостые земноводные. Их личинка — головастик, выходящая из яйцевых оболочек, больше похожа на рыбу, чем на земноводное.

У него есть хвостовой плавник, органы боковой линии, жабры и жаберные щели, двухкамерное сердце, один круг кровообращения и обтекаемая форма. С течением времени головастик претерпевает метаморфоз. Это происходит благодаря влиянию гормона щитовидной железы.

Его хвост рассасывается, появляются конечности, боковая линия исчезает, развиваются легкие и второй круг кровообращения, т. е. у него постепенно появляются признаки, характерные для земноводных.

Пример развития с полным превращением

В ряде случаев, при непрямом типе развития личинка после роста и прохождения определенных стадий развития превращается во взрослую особь. Такой тип развития называют развитием с неполным превращением (метаморфозом), он характерен, например, для лягушки и ряда членистоногих (клопы, тараканы, равнокрылые, вши).

В других случаях их яйца выходит личинка, которая после роста и развития превращается в куколку. Куколка не питается, она неподвижна.

Именно на этой стадии происходит формирование всех органов и тканей взрослой особи, которая вылупится из куколки.

Этот тип развития называют развитием с полным превращением (метаморфозом), он характерен для многих членистоногих (двукрылые, перепончатокрылые, чешуекрылые, блохи и другие).

Перейти к оглавлению.

Биология в лицее

Прямое развитие — развитие с постепенным ростом сформировавшегося зародыша без метаморфоза. Прямое развитие — рождение потомства, внешне похожего на взрослый организм. Оно наблюдается у рыб, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих, некоторых видов насекомых.

Непрямое развитие — рождение или выход из яйца потомства, отличающегося от взрослого организма по морфологическим признакам, образу жизни (типу питания, характеру передвижения).

Пример: из яиц майского жука появляются червеобразные личинки, которые живут в почве и питаются корнями в отличие от взрослых насекомых (живут на поверхности земли или растительности, питаются зелёными частями растений).

 При непрямом развитии происходит метаморфоз, который может быть полным и неполным. В процессе метаморфоза развиваются или утрачиваются некоторые органы.

Стадии непрямого развития насекомых с полным метаморфозом: яйцо, личинка, куколка, взрослая особь. Особенностью жизни животных на стадии яйца и куколки является неподвижность.

Стадии непрямого развития насекомых с неполным метаморфозом: яйцо, личинка, взрослое насекомое (имаго). При неполном метаморфозе личинка внешне похожа на взрослое насекомое.

Метаморфоз — процесс превращения личинок во взрослое животное, при этом происходит анатомическая, морфологическая и физиологическая перестройка организма. Метаморфоз характерен для непрямого послезародышевого развития. Различают первичный и вторичный метаморфозы.

Первичный метаморфоз — метаморфоз с чередованием полового и бесполого поколений. Первичный метаморфоз хорошо выражен у кишечнополостных. Вторичный метаморфоз — метаморфоз без чередования поколений. Вторичный метаморфоз характерен для ресничных червей, ракообразных, моллюсков, насекомых, иглокожих и земноводных.

Активный образ жизни часто присущ личинкам и взрослым организмам. У личинки и взрослой особи (имаго) зачастую разные условия обитания. Кроме того, у них различные источники и способы питания.

Непрямое развитие играет особую роль: оно позволяет ослабить конкуренцию между родителями и потомством за пищу и места обитания.

Онтогенез – это развитие индивидуума (особи), обусловленное наследственностью и влиянием условий среды обитания.

Онтогенез, безусловно, одно из самых удивительных биологических явлений.

Появившись в виде крошечного зародыша или зачатка, организм проходит ряд сложных стадий развития, в процессе которых у него постепенно формируются все органы и механизмы, обеспечивающие жизнедеятельность.

Достигнув половой зрелости, организм реализует главнейшую функцию живого – дает потомство, чем обеспечивает длительность и непрерывность существования своего вида.

• Существование любого организма представляет собой сложный и непрерывный процесс эмбрионального и постэмбрионального развития в определенных условиях обитания и на протяжении сроков, свойственных каждому виду.

Постэмбриональное развитие. Прямое развитие. Непрямое развитие

Тема: Постэмбриональный период. Прямое развитие. Непрямое развитие.

• Периоды постэмбрионального развития:
• -дорепродуктивный период;
• -репродуктивный период;
• -пострепродуктивный период.
• Постэмбриональное развитие растений

Постэмбриональное развитие растений начинается с прорастания семян. Для прорастания семян различных видов нужны разные сроки периода покоя, различные условия освещения, температуры, влажности.

Так, семена пшеницы могут прорастать при температуре от 0 до +1℃, а для прорастания семян кукурузы необходима температура не ниже +12℃. Время, в течение которого зрелые сухие семена сохраняют способность к прорастанию, может быть очень продолжительным.

Например, удалось прорастить семена лотоса, пролежавшего в торфянике Маньчжурии около 1000 лет.

При прорастании семян происходит активация внутриклеточных ферментов, усиливается дыхание, начинается гидролиз запасных веществ, синтез рибосом и белков. Из зародыша возникает проросток. Дальнейшее развитие растений включает деление и рост клеток, а также их специализацию, в результате чего образуются различные ткани и органы растения.

Постэмбриональное развитие животных

Постэмбриональное (послезародышевое) развитие начинается с момента рождения (при внутриутробном развитии зародыша у млекопитающих) или с момента выхода организма из яйцевых оболочек и продолжается вплоть до смерти живого организма. Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. При этом он может быть ограничен определенным сроком или длится в течение всей жизни.

Все стадии индивидуального развития любого организма подвержены влиянию факторов внешней среды, в которой он формируется. Температура, свет, влажность, разнообразные химические вещества (ядохимикаты, алкоголь, никотин, ряд лекарственных препаратов и другие) могут нарушать нормальный ход онтогенеза и приводить к формированию различных заболеваний и смерти.

Постэмбриональное развитие может быть прямым, когда из яйца или организма матери появляется существо, сходное со взрослым (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие), и непрямым (сопровождается превращением – метаморфозом), когда образовавшаяся в эмбриональный период личинка устроена проще, чем взрослый организм, и отличается от него способами питания, движения и др. (кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, ракообразные, насекомые, земноводные).

1. В отношении большинства видов считается, что непрямое развитие исторически первично.
2. У насекомых развитие с метаморфозом вторично.
3. Прямое развитие

Такой тип развития характерен для организмов, детеныши которых рождаются уже похожими на взрослых особей. Только что вылупившийся утенок, родившийся щенок или ребенок человека отличается от взрослого меньшими размерами, несколько иными пропорциями тела и недоразвитием некоторых систем органов, например половой. Прямое развитие бывает яйцекладное или внутриутробное.

Неличиночный или яйцекладный тип развития характерен для пресмыкающихся, птиц, яйцекладущих млекопитающих и ряда беспозвоночных. Яйца этих организмов богаты питательными веществами (желтком), и зародыш может длительное время развиваться внутри яйца.

Внутриутробный тип развития характерен для всех высших млекопитающих, в том числе и человека. Все жизненные функции зародыша при этом типе развития осуществляются посредством взаимодействия с материнским организмом через специальный орган – плаценту.

При прямом развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм с уже заложенными всеми основными органами, свойственными взрослому животному. Постэмбриональное развитие в этом случае сводится в основном к росту и половому созреванию. Таким образом, изменения в организме велики, но общий план его строения и способ существования не меняются.

Непрямое развитие

При непрямом (личиночном) развитии из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, во взрослом состоянии отсутствующими.

Личинка питается, растет, и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым особям.

Следовательно, при метаморфозе разрушаются личиночные органы и возникают органы, присущие взрослым животным.

Часто это дает таким организмам некоторые преимущества.

Например, личинка асцидий (тип Хордовые, подтип Личиночнохордовые) обладает всеми основными признаками хордовых животных: хордой, нервной трубкой, жаберными щелями в глотке.

Она свободно плавает, затем прикрепляется к какой-либо твердой поверхности на дне моря, где и совершается метаморфоз: у нее исчезают хвост, хорда, мышцы, а нервная трубка распадается на отдельные клетки, большая часть которых фагоцитируется.

От нервной системы личинки остается лишь группа клеток, дающая начало нервному узлу. Строение тела взрослой асцидии, ведущей прикрепленный образ жизни, нисколько не напоминает обычные черты организации хордовых животных.

Только знание особенностей онтогенеза позволяет определить систематическое положение асцидий: строение личинки указывает на происхождение их от хордовых животных, которые вели свободный образ жизни. В процессе метаморфоза асцидии переходят к сидячему образу жизни, в связи с чем упрощается их организация.

Личиночная форма амфибий – головастик, для которого характерны жаберные щели, боковая линия, двухкамерное сердце, один круг кровообращения.

В процессе метаморфоза, происходящего под влиянием гормона щитовидной железы, рассасывается хвост, появляются конечности, исчезает боковая линия, развиваются легкие и второй круг кровообращения.

Обращает на себя внимание сходство ряда черт строения головастиков и рыб (боковая линия, строение сердца и кровеносной системы, жаберные щели).

Примером метаморфоза может служить также развитие насекомых. Гусеницы бабочек или личинки стрекоз резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания от взрослых животных и напоминают своих предков – кольчатых червей.

У малоподвижного двустворчатого моллюска беззубки свободноплавающая личинка может прикрепляться зубчатыми створками раковины к телу рыбы и таким образом перебираться на новые, отдаленные места обитания.

Как правило, личинки и взрослые особи питаются по-разному и не конкурируют друг с другом. Например, головастик лягушки живет в воде и питается растительной пищей, а взрослая особь – живет на суше и является хищником.

Гусеницы бабочек питаются чаще всего листьями, а взрослые бабочки – нектаром цветков или совсем не питаются.

У отдельных видов личинки даже способны самостоятельно размножаться, например некоторые плоские черви, земноводные. Аксолотли – личинки хвостатых земноводных амбистом – способны размножаться, при этом дальнейший метаморфоз может и не осуществляться вовсе. Способность организмов размножаться на личиночной стадии называется неотенией.

• Во многих случаях клетки личиночных органов имеют полиплоидные ядра.
• В личиночный период жизни происходит интенсивнее питание, рост и расселение животных.
• Непрямое постэмбриональное развитие требует сложной перестройки при переходе к взрослой форме: одни органы должны исчезнуть (хвост и жабры головастика), а друге – возникнуть (конечности и легкие лягушки).

Таким образом, метаморфоз связан с переменами образа жизни или среды обитания.

Значение метаморфоза заключается, во-первых, в том, что свободноплавающие личинки прикрепленных или паразитических животных способствуют расселению вида.

Кроме того, личиночные формы некоторых животных живут в иных условиях и имеют другие источники питания, чем взрослые особи: это снижает интенсивность конкуренции за пищу и в целом остроту борьбы за существование внутри вида.

Постэмбриональный период развития имеет разную продолжительность.

Например, поденки в личиночном состоянии живут 2-3 года, а в половозрелом – от 2-3 часов до 2-3 суток, в зависимости от видовой принадлежности.

В большинстве же случаев постэмбриональный период более продолжителен. У человека он включает дорепродуктивную стадию, стадию зрелости (репродуктивную) и, наконец, стадию старости (пострепродуктивную).

У млекопитающих и человека наблюдается известная зависимость продолжительности жизни от длительности полового созревания и беременности. Обычно продолжительность жизни превышает дорепродуктивный период онтогенеза в 5-8 раз.

Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. Различают рост неопределенный, продолжающийся в течение всей жизни, и определенный, ограниченный каким-то сроком. Большинство животных, взрослея, растут все медленнее и, достигнув определенного возраста, расти перестают.

Неопределенный рост наблюдается у древесных форм растений, некоторых моллюсков, из позвоночных – у рыб, земноводных, крыс.

У многих животных рост прекращается вскоре после достижения половой зрелости. У человека рост заканчивается к 20-25 годам.

1. После завершения активного роста организм вступает в стадию зрелости, которая связана с деторождением.
2. Заканчивается процесс индивидуального развития старением и смертью.
3. Взрослое состояние организма

Организм считается взрослым, когда он достигает способности к размножению. Одни организмы, например насекомые, достигнув взрослого состояния, останавливаются в росте, другие продолжают расти. У позвоночных животных период взрослого состояния самый продолжительный. У ряда видов насекомых, наоборот, это самая короткая стадия жизненного цикла.

Старение

Продолжительность жизни многоклеточных организмов ограничена и является видовым признаком. У одних видов раньше, у других позже начинаются закономерные возрастные изменения, уменьшающие адаптационные возможности организма и увеличивающие вероятность смерти.

Процесс старения затрагивает все уровни организации живого. На молекулярном уровне происходит накопление изменений в молекулах ДНК, меняется синтез РНК и белков, нарушается энергетический обмен и т.д.

На клеточном уровне нарушается транспорт веществ через мембраны и, следовательно, изменяется функционирование клеточных органелл, клетки начинают реже делиться.

На уровне целого организма, как следствие изменений, происходящих на молекулярном и клеточном уровнях, ослабляются функции нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой и других систем.

У растений старение проявляется в исчерпании клеток, способных к делению, и, следовательно, в невозможности образования новых побегов. У многих цветковых растений корневая и побеговая системы постоянно омолаживаются и старение проявляется в разрушении некоторых органов: например, в стволах деревьев образуются дупла.

Существует несколько гипотез о механизмах старения. Согласно одним, старения является запрограммированным процессом, в результате которого активность генов снижается с возрастом.

Другие предполагают, что старение происходит вследствие накопления повреждений генетического аппарата клетки в ходе онтогенеза.

Старение многоклеточных организмов неизбежно приводит к прекращению жизнедеятельности организма – его смерти (у одноклеточных, таких, как простейшие, индивидуальная жизнь особи прекращается в результате ее деления).

Апоптоз

Поддержание постоянства числа клеток во взрослом организме осуществляется в результате равновесия между процессами размножения и гибели клеток. Как выяснилось, в клетках многоклеточных организмов наряду с генетической программой размножения заложена и программа гибели.

Необходимость гибели клеток возникает при уничтожении личиночных органов, а также некоторых «лишних» клеток и тканей во время эмбрионального развития. В ходе эмбриогенеза человека удаляются, например, клетки перепонки между пальцами, возникающей у зародыша на определенном этапе развития.

В этих и некоторых других случаях вступает в действие особый процесс – апоптоз (греческое аро – отделение, prosis – падение; apoptosis – опадение листьев).

В отличие от гибели клетки в результате «несчастного случая» (например, ожога или при замерзании), когда нарушается проницаемость клеточных мембран, разрушаются лизосомы, освобождая свои ферменты, и в результате развивается воспаление и гибель окружающих клеток, при апоптозе клетки гибнут «мирно», не повреждая окружающую ткань.

Апоптоз – энергозависимый процесс, запускаемый определенными сигналами, как внешними, так и внутриклеточными. Внутренними сигналами являются нарушение целостности ДНК, мутации «апоптозных» и «антиапоптозных» генов.

Внешними факторами, стимулирующими апоптоз, служат определенные химические вещества, например, гормоны, запускающие гибель личиночных органов во время метаморфоза.

Сигналом для удаления нейронов, которые не смогли установить контакты с другими клетками, во время формирования мозга является отсутствие таких контактов – синапсов.

Каким бы способом ни был получен сигнал, дальше все происходит по программе: клетка теряет контакты с окружающими ее другими клетками и сморщивается.

ДНК разрезается специальными ферментами на мелкие кусочки, ядро также сморщивается и распадается на отдельные фрагменты.

Клетка распадается на фрагменты – апоптозные тельца, окруженные плазматической мембраной. Их поглощают соседние клетки или фагоциты.

В клетках раковых опухолей работа контролирующих апоптоз белков нарушается, и измененные клетки бесконтрольно делятся. Ученые надеются, что исследования апоптоза и разработка методов воздействия на его развитие помогут найти новые подходы к лечению многих заболеваний (рака, тяжелых нервных заболеваний, СПИДа), а также к продлению жизни человека.

3

Виды постэмбрионального развития: прямое, непрямое, отличительные черты

Вслед за эмбриональным развитием организмов наступает постэмбриональный период.  

Постэмбриональным (постнатальным) развитием называется процесс онтогенеза живого организма, который начинается с рождения или выхода из яйцевых оболочек и продолжается до самой смерти. 

С точки зрения биологии, вся жизнь человека с самого рождения — это постэмбриональный период развития индивида. 

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Примечание

Постэмбриональное развитие всегда характеризуется ростом организмов. В зависимости от вида живые организмы могут расти в течение определенного срока или всю жизнь.

По типу роста животные делятся на две группы:

1. С определенным ростом. Такие животные прекращают расти, достигнув определенного периода. Темпы роста у них непостоянны, регулируются гормонами. Активный рост происходит в детском возрасте, затем действие гормона снижается и вовсе прекращается. Рост тела останавливается. Это насекомые, млекопитающие, птицы.
2. С неопределенным ростом. Живые организмы продолжают увеличиваться в размерах в течение всей жизни. Это моллюски, земноводные, рыбы, рептилии.

В биологии выделяют два вида постэмбрионального развития:

• прямое;
• непрямое (метаморфоз, развитие с превращением).

Прямое развитие

Источник: uchitel.pro

Прямое развитие происходит тогда, когда появляется живой организм, во всем похожий на взрослую особь, но меньшего размера. Дальнейший онтогенез таких организмов состоит из:

• роста (увеличение массы и размеров тела);
• полового созревания.

Присуще животным с внутриутробным и яйцекладным типом онтогенеза: птиц, пресмыкающихся, млекопитающих, некоторых видов беспозвоночных (пауков, малощетинковых червей и др.).

Непрямое развитие (с метаморфозами)

Источник: uchitel.pro

Непрямое развитие характеризуется появлением организма (личинки), который по своему строению, внешнему виду и образу жизни разительно отличается от взрослых организмов своего вида. Чтобы личинка стала выглядеть как взрослая особь, в ее организме должен произойти ряд метаморфоз.

Метаморфозами называют быстрые изменения, происходящие при переходе от стадии личинки к формированию взрослой особи.

Непрямое развитие у насекомых бывает двух видов:

1. С полным превращением. Примером может служить формирование бабочки: из яйца получается личинка, она растет, чтобы затем превратиться в куколку. Именно внутри куколки происходит изменение всех органов, чтобы на свет появилось взрослое насекомое. Помимо бабочек (чешуекрылых), такой тип развития свойственен жукам (жесткокрылым), мухам и комарам (двукрылым), осам, пчелам и шмелям (перепончатокрылым).
2. С неполным превращением. Так характеризуют течение процесса, в котором нет стадии куколки. Взрослая особь получается путем изменения и трансформации личинки. Такой тип характерен для клопов (полужесткокрылых), саранчи и кузнечиков (прямокрылых).

Процесс непрямого постэмбрионального онтогенеза характерен для большинства беспозвоночных (насекомых, плоских червей, двустворчатых моллюсков и др.), а также для земноводных и рыб.

Основные периоды развития человека

В постэмбриональном развитии человека четко прослеживаются 3 основных периода:

1. Ювенильный. С рождения до окончания полового созревания.
2. Пубертатный, или зрелый. Занимает большую часть жизни. 
3. Период старения. Начинается с утратой организма функции размножения, длится до смерти.

Ювенильный

Длится с рождения и до 21 года у девушек и до 22 лет у юношей. В нем можно выделить несколько стадий:

• новорожденный;
• грудной;
• раннее детство;
• дошкольный;
• школьный;
• юношеский.

Новорожденный

Периодом новорожденности называют первый месяц внеутробной жизни ребенка. В это время все системы организма приспосабливаются к новой среде. Малышу помогают в этом врожденные рефлексы. Он еще пытается сохранять позу эмбриона. Большую часть времени ребенок на первом месяце жизни проводит во сне. 

Грудной

Возраст ребенка с 1 до 12 месяцев. 

На этой стадии развития происходят активные изменения в двигательном аппарате малыша. В 1 месяц ребенок пытается распрямить ножки; в 1,5 — учится держать головку, в 6–9 месяцев — приобретает навыки сидения, к 12 — большинство детей осваивает первые шаги. Повышенная двигательная активность ускоряет обмен веществ и регулирует нервную систему ребенка.

В этот период у ребенка стремительно развивается психика. На 2 месяце жизни малыш пытается улыбнуться, в 4 — может хватать предметы и сосать их, узнавать людей, с 6 месяцев ребенок начинает понимать отдельные слова и фразы. С 6 до 12 месяцев совершенствуются его органы чувств и моторика.

Примечание

Развитие ребенка в грудной период — это индивидуальный процесс, который зависит от множества факторов. У одних детей навыки развиваются чуть раньше указанных сроков, у других — позже. 

Раннее детство

Период с года до трех лет. 

Важнейший этап в психофизиологическом развитии ребенка, который характеризуется активным ростом, привыканием ко взрослой пище, формированием основных свойств личности. Это время бурного психоэмоционального и речевого развития. Ребенок способен испытывать весь спектр человеческих эмоций, а процесс познания мира и приобретения навыков строится на подражании взрослым людям.

Дошкольный

Возрастной период с трех до семи лет. 

Время интенсивного развития мозга. Малыш любознателен, активно познает мир, стремится к общению с другими детьми. Важным элементом приобретения навыков и познания окружающего мира является игра.

Школьный

Период развития ребенка от семи до семнадцати лет делится на 3 этапа:

1. Ранний: 7−11 лет. Характеризуется получением навыка письма, тесным взаимодействием в социуме, познанием окружающего мира.
2. Средний: девочки — 11-14 лет, мальчики — 11-15 лет. Период стремительного полового и физического развития. Главным занятием является учеба, подростки усваивают социальные нормы и правила. 
3. Старший: 15−17 лет. Время активного духовно-нравственного развития детей. 

Юношеский

Завершающая стадия ювенильного периода, характеризующая развитие подростков в период с 17 до 21-22 лет.

Человек достигает физиологической, социальной и психологической зрелости. 

Зрелый

Зрелый период подразделяется на две стадии:

• до 35 лет;
• от 35 до 60 лет.

До 35 лет

Период с 21-22 до 35 лет характеризуется остановкой интенсивного роста организма, наступлением физиологической зрелости. Эта стадия развития связана с деторождением и репродуктивной функцией человека, люди создают семьи, обзаводятся детьми.

От 35 до 60 лет

В организме человека начинают происходить физиологические изменения, замедляется обмен веществ. После 45 лет происходят значительные изменения в функционировании эндокринной системы. А после 50 лет в организме запускаются процессы, которые являются началом старения.

Период старения

Старение живых организмов — это закономерность биологического процесса, которая заключается в деградации и разрушении систем организма. От старости у человека страдают как физиология, так и психика.

Период старения — это стадия в развитии человека, которая начинается с 55 лет у женщин и с 60 — у мужчин и длится до самой смерти.

Выделяют 3 возрастные группы людей, находящихся в этом возрасте:

1. Пожилые — 60-75 лет.
2. Старые — 76-89 лет.
3. Долгожители — от 90 лет и старше.

• Чем старше становится человек, тем слабее становятся все функции в его организме.
• Признаки старения делятся на:
• К внешним признакам старости относятся:

1. Изменение осанки.
2. Увеличение массы тела.
3. Появление морщин, дряблость кожи.
4. Выпадение волос и зубов.
5. Седина.
6. Притупление зрения и слуха.

Внутренние признаки старения:

1. Деградация органов и систем организма: происходит уменьшение почек и печени, уменьшается эластичность сосудов, накапливаются соли в костях,  значительно снижается  функция половых желез и регенерирующая функция организма. 
2. Необратимые изменения происходят в клетках организма, замедляется их деление и восстановление функционального тонуса, количество воды и активность ферментов в них значительно снижается. 
3. Нарушение синтеза белков в головном мозге и соединительной ткани организма, что сопровождается существенным изменением структуры нейронов и потерей эластичности соединительной тканью.
4. Ослабление иммунологических реакций, увеличение риска аутоиммунных заболеваний. 

Биологическое значение постэмбрионального развития

Основное значение постэмбрионального онтогенеза заключается в репродуктивной функции организмов. В связи с этим иногда периоды постнатального развития называют:

1. Дорепродуктивный.
2. Репродуктивный.
3. Пострепродуктивный.

Главная задача любого живого организма — созреть, дать потомство, вырастить его и умереть, освободив место на планете для других организмов.

23) Постэмбриональное развитие: периодизация; закономерности роста и формирования; влияние внешних и внутренних факторов

Постэмбриональный
период начинается с момента рождения
(у млекопитающих) или с выхода из яйцевых
или зародышевых оболочек и заканчивается
смертью. Организм получает питательные
вещества в этот период самостоятельно.

Постэмбриональное
развитие подразделяют на четыре периода:

• ювенильный (с момента рождения до половой зрелости);
• зрелости (репродуктивный);
• старости;
• смерть (завершающий период онтогенеза).

Ювенильный
период морфо-физиологически у различных
видов животных протекает неодинаково
и зависит от типа онтогенеза. Различают
развитие прямое
и непрямое
(с метаморфозом).

При
прямом
развитии новорожденное существо сходно
со взрослой формой, отличаясь лишь
меньшими размерами и недоразвитием
отдельных органов и систем. Примеры:
млекопитающие, человек.

При
непрямом
развитии организм претерпевает изменения,
превращения – метаморфоз. Метаморфоз
бывает неполный
и полный.

В
случае неполного
метаморфоза
вышедший из яйцевых оболочек организм
(личинка) отличается от взрослой особи,
но не резко. В своем развитии каждая
особь проходит следующие стадии: яйцо
→ личинка →имаго. Примеры животных с
неполным метаморфозом: вши, клопы,
тараканы, саранча, земноводные.

При полном
метаморфозе
вышедшая из яйца личинка резко отличается
от зрелой особи. Каждая особь проходит
следующие стадии: яйцо → личинка →
куколка → имаго. На стадии куколки
происходит два процесса: растворение
личиночных органов (гистолиз)
и формирование органов имаго (гистогенез).
Примеры
насекомых с полным метаморфозом:комары,
мухи, блохи, бабочки, жуки.

Развитие
с метаморфозом является иллюстрацией
филогенетического закона Мюллера-Геккеля:
онтогенез
есть краткое повторение филогенеза.
Только у одних видов это повторение
происходит в эмбриональный период, а у
других захватывает и постэмбриональный.
Выбор типа онтогенеза обусловлен
особенностями строения яйцеклетки и
адаптационными способностями имаго.

Рост
и развитие организма

Одной
из наиболее характерных черт онтогенеза
является увеличение размеров развивающегося
организма, т.е. рост. В основе роста лежит
увеличение числа клеток, их размеров
и накопление межклеточного вещества.
Понятие роста тесно связано с развитием
организма, вот почему понятия «рост» и
«развитие» употребляются вместе.

Классификация
типов роста. Существует
несколько классификаций типов роста. Прежде всего, выделяют рост:

• ограниченный (определенный) – характерен для организмов, растущих до определенного возраста (мухи, птицы, млекопитающие);
• неограниченный (неопределенный) – характерен для тех, кто растет всю жизнь (рыбы, рептилии, раки, моллюски).

Наряду
с этой классификацией, различают рост:

• изометрический – размеры органов увеличиваются с такой же скоростью, как и все тело (рыбы, насекомые);
• аллометрический – органы растут с различной скоростью, и поэтому пропорции тела изменяются (человек, млекопитающие).

Типы
роста клеток:

• ауксентичный – увеличение размеров клеток (коловратки, круглые черви, личинки насекомых);
• пролиферативный – увеличение числа клеток:

а)
аккреционный – после каждого деления
в новый митотический цикл вступает
только одна из двух дочерних клеток;

б)
мультипликативный – многократное
деление всех клеток.

Процесс
роста характеризуется рядом закономерностей,
которые были сформулированы русским
ученым И.И. Шмальгаузеном:

• интенсивность роста наиболее высока в начале онтогенеза, а затем снижается, и в разные периоды она не одинакова;
• в онтогенезе происходит чередование периодов роста и дифференцировки;
• дифференцировка ведет к качественным изменениям клеток, обуславливающих уменьшение или полную потерю ими способности к размножению (например, нервные клетки).

Все
эти закономерности присущи и человеку. Самый интенсивный рост наблюдается на 1-м году жизни – 23-25 см; на 2-м – 10-11
см; на 3-м – 8 см.

В период с 4 до 7 лет
годичный прирост составляет 5-7 см, с 7
до 10 лет – 4-5 см/год. С 11-12 лет у девочек
и с 13-14 у мальчиков наблюдается увеличение
скорости роста до 7-8 см/год.

Это так
называемый “пубертатный скачок”,
соответствующий периоду полового
созревания.

На
процессы роста и развития оказывают
влияние внешние и внутренние факторы.
Внешние факторы: свет, питание,
температура, вода, кислород, электромагнитное
излучение, микроэлементы, сезонные
явления и т.д. Они не могут изменить тип
развития, но сказываются на скорости
роста и развития.

Внутренние факторы: генотип, эндокринная и нервная
системы (нейро-эндокринная регуляция).

Известно,
что рост наследуется по типу полимерии.

Факторы
внешней среды (пища, свет, температура)
возбуждают нервные импульсы, под
влиянием которых нейросекреторные
клетки вырабатывают нейрогормоны. Нейрогормоны управляют деятельностью
желез Corpоra allata и проторакальных.

Corpоra
allata вырабатывают ювенильный гормон, который ведет к
сохранению личиночных органов и подавляет
экспрессию генов, определяющих строение
тела имаго. Проторакальные железы
вырабатывают гормон линьки – экдизон,
стимулирующий эпидермальные клетки к
образованию новой кутикулы.

Считают,
что рост и развитие у членистоногих
контролируется взаимодействием экдизона
и ювенильного гормона.

Факторы
внешней среды

• Нейросекреторные
  клетки мозга
• Нейрогормоны
• Corpora
  allata Проторакальные железы
• Ювенильный
  гормон Экдизон
• Личиночные Имагинальные
• признаки признаки
• Схема
  регуляции линьки у насекомых

У
земноводных превращение головастика
в лягушку происходит под воздействием
гормона щитовидной железы – тироксина.
В
эксперименте было показано, что при
удалении щитовидной железы головастики
в лягушку не превращаются. И наоборот,
если головастикам добавлять в пищу
вытяжку щитовидной железы, то они быстро
превращаются в миниатюрных лягушек.

Половые
железы вырабатывают половые гормоны
(андрогены и эстрогены), под влиянием
которых развиваются вторичные половые
признаки. В опытах на петушках и курочках
русский ученый М.М.

Завадовский впервые
установил роль половых желез. Так, у
кастрированных петухов прекращается
рост гребня, теряется половой инстинкт.

Если курочкам пересадить семенники, то
они приобретают вторичные половые
признаки мужских особей.

1. Надпочечники
   вырабатывают гормоны, влияющие на обмен
   веществ, рост и дифференцировку клеток.
2. У
   млекопитающих, в том числе у человека, большая роль в регуляции роста принадлежит
   гипофизу и щитовидной железе.
3. Гипофиз
   состоит из трех долей – передней, средней
   и задней.
4. Передняя
   доля гипофиза
   вырабатываетследующие
   гормоны: АКТГ
   – адренокортикотропный
   гормон,
   ТТГ – тиреотропный
   гормон,
   ГТГ – гонадотропный
   гормон,
   СТГ – соматотропный
   гормон.

На
процесс роста оказывает влияние
соматотропный гормон, который управляет
синтезом белка в клетке.

При гипофункции
передней доли гипофиза возникает
заболевание нанизм
(гипофизарная карликовость)
–
маленький рост (около 100 см) при сохранении
пропорций тела, детские черты лица,
недоразвитие вторичных половых признаков,
бесплодие.

Гиперфункция передней доли
гипофиза ведет к гигантизму(рост
более 200 см). Если этот гормон вырабатывается
в период зрелости, то возникает
заболевание – акромегалия(разрастание
выступающих частей тела – носа,
подбородка, скул, пальцев и т.д.).

Щитовидная
железа вырабатывает гормон тироксин,
который в клетке управляет энергетическим
обменом.

При гипофункции щитовидной
железы развивается кретинизм(низкий
рост, нарушенные пропорции тела,
деформация костей, бесплодие, умственная
отсталость). Это наследственное
заболевание.

При недостаточном
поступлении йода с пищей может развиться
фенокопия кретинизма. Гиперфункция
щитовидной железы ведет к Базедовой
болезни (зоб,
пучеглазие, тахикардия).

В
последние 100-150 лет наблюдается ускорение
роста и развития человека – акселерация.

Причины
акселерации:

• улучшение питания населения;
• увеличение радиоактивного фона и действия радиоволн;
• напряженный темп городской жизни;
• миграция населения и рост числа смешанных браков;

• увеличение продолжительности светового дня.