Гдз по биологии 9 класс сивоглазов 21

Онтогенез и его два основных периода

Индивидуальное развитие организма, или онтогенез, представляет собой совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от момента его зарождения до смерти. В онтогенезе происходит реализация наследственной информации, полученной организмом от родителей.

Периоды онтогенеза

В онтогенезе выделяют два основных периода: эмбриональный и постэмбриональный.

Эмбриональный период

В эмбриональном периоде у животных формируется эмбрион, у которого закладываются основные системы органов. Начинается он с образования зиготы и заканчивается рождением или выходом из яйцевых или зародышевых оболочек молодой особи. Эмбриональный период состоит из трех этапов:

1. Дробление
2. Гаструляция
3. Органогенез

Дробление

На этом этапе зигота начинает делиться митозом на клетки, называемые бластомерами. Процесс дробления приводит к увеличению числа бластомеров в геометрической прогрессии. В результате образуются ранние зародышевые клетки, которые представляют собой будущий зародыш.

Типы дробления яиц

Различают полное и неполное дробление. Полное дробление подвергается яйца с небольшим количеством желтка, такие как у ланцетника и млекопитающих. У яиц с богатым желтком дробление может быть полным и неполным, в зависимости от распределения желтка.

Дробление зиготы ланцетника

Постэмбриональный период

Постэмбриональный период включает в себя завершение формообразовательных процессов, половое созревание, размножение, старение и смерть.

Важно понимать, что онтогенез является ключевым этапом в жизни любого организма, ведь именно благодаря ему происходит полноценное развитие и функционирование всех его систем и органов.

Развитие зародышевых ланцетников

При дальнейшем дроблении (примерно на стадии 128 бластомеров) зародыш расширяется, и клетки, располагаясь однослойно, образуют полый шар. Эта стадия называется бластулой. Стенка однослойного зародыша называется бластодермой, а находящаяся внутри полость — бластоцелью (первичной полостью тела).

Рисунок 1

Начальные стадии развития ланцетника:

• а — дробление (стадия двух, четырех, восьми, шестнадцати бластомеров)
• б — бластула
• в — гаструляция
• г — схематический поперечный разрез через зародыш ланцетника:
  1. эктодерма
  2. вегетативный полюс бластулы
  3. энтодерма
  4. бластоцель
  5. рот гаструлы (бластопор)
     6, 7. спинная и брюшная губы бластопора
  6. образование нервной трубки
  7. образование хорды
  8. образование мезодермы

Следующий этап эмбрионального развития — образование двуслойного зародыша — гаструляция. После того как бластула ланцетника полностью сформировалась, дальнейшее дробление клеток особенно интенсивно происходит на одном из полюсов. Вследствие этого они как бы втягиваются (впячиваются) внутрь. В результате образуется двуслойный зародыш. На этой стадии зародыш похож на чашу и называется гаструлой.

Наружный слой клеток гаструлы называется эктодермой, или наружным зародышевым листком, а внутренний слой, выстилающий полость гаструлы — гастральную полость (полость первичного кишечника), носит название энтодермы, или внутреннего зародышевого листка.

Полость гаструлы, или первичный кишечник, превращается у большинства животных на дальнейших этапах развития в пищеварительный тракт и открывается наружу первичным ртом, или бластопором. У червей, моллюсков и членистоногих бластопор превращается в рот взрослого организма. Поэтому их называют первичноротыми. У иглокожих и хордовых рот прорывается на противоположной стороне, а бластопор превращается в заднепроходное отверстие. Их называют вторичноротыми.

На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие губок и кишечнополостных. У всех остальных животных образуется третий — средний зародышевый листок, расположенный между эктодермой и энтодермой. Он называется мезодермой.

После гаструляции начинается следующий этап в развитии зародыша — дифференцировка зародышевых листков и закладка органов (органогенез). Вначале происходит формирование осевых органов — нервной системы, хорды и пищеварительной трубки. Стадия, на которой осуществляется закладка осевых органов, называется нейрулой.

Формирование органов у позвоночных

Нервная система у позвоночных формируется из эктодермы в виде нервной трубки. У хордовых первоначально она имеет вид нервной пластинки. Эта пластинка растет интенсивнее всех остальных участков эктодермы и затем прогибается, образуя желобок.

Этапы формирования нервной системы:

1. Формирование желобка
2. Смыкание краев желобка
3. Образование нервной трубки
4. Формирование головного мозга

На переднем конце трубки затем формируется головной мозг. Одновременно с образованием нервной трубки происходит формирование хорды, которая выделяется из общей пластинки и превращается в обособленный тяж в виде сплошного цилиндра. Нервная трубка, кишечник и хорда образуют комплекс осевых органов зародыша, который определяет двустороннюю симметрию тела.

Замещение хорды и образование мезодермы

Впоследствии хорда у позвоночных животных замещается позвоночником, и только у некоторых низших позвоночных ее остатки сохраняются между позвонками даже во взрослом состоянии.

Одновременно с образованием хорды происходит обособление третьего зародышевого листка — мезодермы. Это и есть третий зародышевый листок — мезодерма, которая образуется двумя листками, состоящими из отдельных сегментов, или сомитов. Мезодерма участвует в образовании соединительной ткани, скелета, мышечных тканей и других органов.

Происхождение тканей из зародышевых листков

• Из эктодермы: нервная система, кожа, ее производные, эпителий рта, носа, анального отверстия, выстилка прямой кишки.
• Из энтодермы: эпителий системы пищеварения, дыхания, печени, поджелудочной железы.
• Из мезодермы: соединительная ткань, скелет, кровеносная и лимфатическая системы, мышцы, почки, половые железы.

Таблица 1. Органы и ткани, образующиеся из зародышевых листков

Понимание происхождения органов и тканей у позвоночных помогает в исследованиях развития организмов и в медицинской практике.

Зародышевое развитие животных

Зародыш животных развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы находятся в тесном взаимодействии. При этом один зачаток оказывает влияние на другой, в значительной мере определяя путь его развития. Кроме того, на темпы роста и развития зародыша оказывают влияние внешние и внутренние условия.

Эмбриональное развитие организмов

Эмбриональное развитие организмов протекает по-разному у разных типов животных, но во всех случаях необходимая связь зародыша со средой обеспечивается специальными внезародышевыми органами, функционирующими временно и называемыми провизорными. Примерами таких временных органов являются желточный мешок у личинок рыб, плацента у млекопитающих.

Развитие зародышей высших позвоночных животных

Развитие зародышей высших позвоночных животных, в том числе и человека, на ранних стадиях развития весьма похоже на развитие ланцетника, но у них, уже начиная со стадии бластулы, наблюдается появление специальных зародышевых органов — дополнительных зародышевых оболочек (хориона, амниона и аллантоиса), обеспечивающих защиту развивающегося зародыша от высыхания и различного рода воздействий среды.

Хорион

Наружная часть сферического образования, развивающегося вокруг бластулы, называется хорионом. Эта оболочка покрыта ворсинками. У плацентарных млекопитающих хорион вместе со слизистой оболочкой матки образует детское место, или плаценту, обеспечивающую связь плода с материнским организмом.

Амнион

Второй зародышевой оболочкой является амнион. Амнион зародыша заполнен жидкостью. Амниотическая жидкость — водный раствор белков, сахаров, минеральных солей, содержащий также гормоны. Количество этой жидкости у шестимесячного зародыша человека достигает 2 л, а к моменту родов — 1 л. Стенка амниотической оболочки — производное экто- и мезодермы.

Аллантоис

Аллантоис — третья зародышевая оболочка. Это зачаток мочевого мешка. Появляясь в виде небольшого мешковидного выроста на брюшной стенке задней кишки, он выходит через пупочное отверстие и очень быстро разрастается и охватывает амнион и желточный мешок. У различных позвоночных животных его функции различны. У пресмыкающихся и птиц в нем накапливаются продукты жизнедеятельности зародыша до вылупливания из яйца. У зародыша человека он исчезает на третьем месяце эмбрионального развития.

После рождения или выхода из яйцевых оболочек наступает постэмбриональный, или послезародышевый, период онтогенеза. В постэмбриональном развитии можно выделить следующие периоды.

I. Ювенильный период (до полового созревания). Он протекает в зависимости от типа онтогенеза. В этом периоде различают прямое и непрямое развитие. Прямое развитие характерно для организмов с неличиночным и внутриутробным типом развития, непрямое – для организмов с личиночным типом развития.

При?прямом развитии рождающийся организм имеет все органы, свойственные взрослому животному. Прямое (неличиночное) развитие характерно для рыб, пресмыкающихся и птиц, а также беспозвоночных, яйца которых богаты желтком, т. е. питательным материалом, достаточным для завершения онтогенеза. Прямое развитие осуществляется у высших млекопитающих (внутриутробный тип развития) и происходит не за счет питательных веществ яйцеклетки, а благодаря поступлению их из материнского организма. В связи с этим из тканей матери и зародыша образуются сложные провизорные органы, в первую очередь плацента.

Многим видам животных присуще?непрямое развитие?(развитие с превращением — метаморфозом). В этом случае эмбриональное развитие приводит к образованию личинки, которая значительно отличается по внешнему и внутреннему строению от взрослого организма, а затем?куколки.?Куколка, как правило, неподвижна, она не питается. Из нее развивается полностью сформировавшееся взрослое насекомое. В этом случае говорят о?полном превращении?(бабочки, мухи, комары, стрекозы). У насекомых с?неполным превращением?происходит постепенное изменение личинки, сходной со взрослым организмом, сопровождающееся линьками и увеличением размеров; стадия куколки отсутствует (кузнечик, саранча, клопы, вши, стрекозы).

Таблица 2. Насекомые с неполным и полным превращением

Насекомые с неполным превращением Насекомые с полным превращением

Отряд Прямокрылые (кузнечики, сверчки, саранча, медведки) Отряд Сетчатокрылые (муравьиный лев, златоглазка)

Отряд Таракановые (чёрный таракан, рыжий прусак, американский таракан) Отряд Жуки, или жесткокрылые (жужелицы, жуки, короеды, долгоносики)

Отряд Богомолы (богомолы) Отряд Чешуекрылые, или бабочки (капустная белянка, «мёртвая голова», шелкопряд, комнатная моль, мучная моль)

Отряд Привидениевые (палочник, листотелы) Отряд Двукрылые (мухи, комары, москиты, мошки)

Отряд Блохи (собачья блоха)

Отряд Перепончатокрылые (пчёлы, осы, муравьи, наездники)

Отряд Пухоеды (собачья вошь)

Отряд Вши (головная вошь, платяная вошь)

Отряд Членистохоботные (цикады, листоблошки, червецы, тли)

В подтипе позвоночных животных развитие с метаморфозом свойственно рыбам и амфибиям. Например, у лягушки из икринки развивается личинка (головастик), которая по строению, образу жизни и среде обитания резко отличается от взрослых животных. Так, у головастика имеются жабры, орган боковой линии, хвост, двухкамерное сердце, один, как у рыб, круг кровообращения. По достижении личинкой определенного уровня развития происходит ее метаморфоз, в процессе которого вырабатываются признаки взрослого организма. Так головастик превращается в лягушку. Наличие личиночной стадии в развитии земноводных обеспечивает им возможность жить в разной среде и использовать разные источники пищи: головастик живет в воде и питается растительной пищей, а лягушка ведет в основном наземный образ жизни и питается животной пищей. Такое явление наблюдается у многих насекомых. Смена среды обитания и, как следствие, смена образа жизни животного при переходе его от личиночной стадии к взрослому организму снижает интенсивность борьбы за существование внутри вида. Кроме того, у некоторых прикрепленных, малоподвижных или паразитических животных свободноплавающая личинка способствует расселению вида, расширению его ареала.

Переход функциональных систем на режим взрослого организма характеризуется интенсивным ростом органов и частей организма, установлением соответствующих пропорций тела. Выделяют два типа роста организма в процессе индивидуального развития:

1. Ограниченный, или определённый. Рост приурочен к определённым стадиям онтогенеза. Например, насекомые растут только в короткий период линек. У человека рост уже прекращается в возрасте около 15 лет. В период полового созревания наблюдается пубертатный скачок роста.

2. Неограниченный, или неопределённый. Такой тип роста наблюдается, например, у рыб, которые растут на протяжении всей жизни.

Рост, с одной стороны, контролируется генетически, а с другой, – зависит от условий, в которых протекает развитие.

II. Зрелый, или пубертатный, период. Характеризуется наибольшей самостоятельной активностью организма в окружающей среде.

III. Период старости. Старение – общебиологическая закономерность, свойственная всем живым организмам. Состояние старости в биологическом понимании достигается благодаря изменениям, составляющим содержание процесса старения. Эти изменения распространяются на все функциональные системы и обнаруживаются на любом структурно-функциональном уровне организации – будь то молекулярный, клеточный, тканевый, органный и организменный. Таким образом, биологический смысл старения заключается в том, что он делает неизбежной смерть. Смерть представляет собой универсальный механизм ограничения определённым пределом участия многоклеточных организмов в репродукции себе подобных. Без смерти не было бы смены поколений – одной из главных предпосылок эволюционного процесса.

Структуры организма образуются не только во время эмбриогенеза и роста организма, но и взамен утраченных участков тела. Регенерация – способность?живых?организмов со временем восстанавливать повреждённые ткани, а иногда и целые потерянные?органы. Различают физиологическую и репаративную регенерацию.

Физиологическая регенерация – это процессы обновления функционирующих тканей и органов. Например, замена слущивающихся поверхностных слоёв кожи новыми, регенерация эпителия матки в связи с менструациями, смена перьев или шерстяного покрова.

Репаративная регенерация – процессы восстановления частей тела, происходящие после различного рода повреждений. Например, восстановление органа на месте повреждённого, образование рубца на месте кожной раны.

По сравнению с прямым постэмбриональным развитием развитие с превращением представляет собой значительное усложнение. При этом приходится уничтожать целые органы и создавать новые. Это требует значительных затрат ресурсов, во время смены стадий организмы очень уязвимы. Как вы думаете, почему все-таки такой способ развития закрепился в эволюции? Почему млекопитающие и птицы «предпочли» прямое развитие?

Добавить текст Вернуть оригинал

Развитие с превращением способствует лучшему сохранению вида, например, насекомых, в природе. Развитие с полным превращением подразумевает четыре фазы: яйцо – личинка – куколка – взрослое насекомое. Развитие с неполным превращением – три: яйцо – личинка – взрослое насекомое. При таком развитии стадия куколки отсутствует, потому что в яйце имеется достаточное количество питательных веществ.

На основании этого можно сделать вывод, что при развитии с превращением полностью исключается конкуренция за кормовые условия обитания, ведь, например, личинки по способу питания не похожи на взрослых насекомых. Также наличие стадии куколки позволяет насекомым переждать неблагоприятные условия, тем самым увеличивая процент выживаемости популяции.

Постэмбриональное прямое развитие характерно для птиц и млекопитающих. Новый организм имеет все органы, как и взрослый, но обладает меньшими размерами, а его дальнейшее развитие сводится только к росту и половому созреванию. Такой вид способ развития имеет массу преимуществ. Во-первых, формирование взрослой особи проходит в относительно короткие сроки. Тем более, что у млекопитающих и птиц в наибольшей степени развит родительский инстинкт. Они способны проявлять заботу о своем потомстве, выхаживать и выкармливать своих детенышей, обучать и воспитывать их, прививая навыки поведения в окружающей среде. Также при прямом развитии не происходит существенной перестройки растущего организма, а значит, для его развития требуется относительно меньше энергии и питательных веществ.

Назовите насекомых, для которых характерно непрямое постэмбриональное развитие, включающее стадии личинки и куколки.

Непрямое постэмбриональное развитие, включающее стадии личинки и куколки, характерно для таких насекомых, как: пчела, оса, комар, шмель, муха, бабочка, блоха, майский жук.

Вопросы и упражнения

№ 1. Какой период онтогенеза называют постэмбриональным? Какие существуют варианты постэмбрионального развития?

Постэмбриональным называют период онтогенеза от момента выхода живого организма из яйцевых оболочек или рождения до его смерти. Существует два варианта постэмбрионального развития: прямое развитие и развитие с превращением или с метаморфозом (непрямое).

При прямом развитии новый организм сразу после рождения похож на взрослую особь, ведет такой же образ жизни, но отличается размерами и неразвитостью половой системы. Для непрямого развития (с метаморфозом) характерно появление особи, которая существенно отличается от взрослого организма и до достижения своей зрелости должна пройти этап метаморфоза.

№ 2. Что такое апоптоз? В каких случаях его наблюдают?

Апоптоз – это запрограммированный механизм гибели клеток, который обладает целым рядом биохимических и морфологических отличий от некроза. Данный механизм запускается, когда клетка имеет серьезные повреждения, которые ведут к нарушению ее функций, либо является ненужной. Например, в ходе эмбриогенеза у человека закладываются перепонки между пальцами. Они не нужны ему, а потому, подчиняясь определенным сигналам, гибнут.

Аналогичная ситуация и со злокачественными клетками, которые имеют поврежденную ДНК, не подлежащую исправлению. Под воздействием этих сигналов они «самоуничтожаются» – не набухают, а немного сжимаются и разваливаются на ферменты, которые захватываются специальными клетками – макрофагами – и перевариваются.

Работа с информацией

№ 3. Создайте компьютерную презентацию по теме «Развитие с превращением у животных». Иллюстрации подберите в Интернете.

К следующему уроку

Что такое мейоз? Как он протекает?

Мейоз – это особый тип деления клеток, результатом которого является образование гаплоидных половых клеток. Во время мейоза происходит уменьшение числа хромосом в дочерних клетках вдвое. А сам процесс состоит из двух последовательных (I и II) клеточных делений. При первом клеточном делении – мейозе I – происходит образование клеток с уменьшенным вдвое числом хромосом. Это редукционное деление. При втором клеточном делении – мейозе II – происходит образование половых клеток. Это эквационное деление.

Как регулируется работа генов у многоклеточных организмов?

Регулирование работы генов у многоклеточных организмов происходит за счет нервной и гормональной регуляции. Нервная регуляция осуществляется при помощи особых веществ – нейромедиаторов, которые выделяются нервными окончаниями и оказывают воздействие на контактирующие с ними мышечные, секреторные и нервные клетки.

Гормональная регуляция обеспечивается гормонами, которые образуются в специальных клетках желез внутренней секреции и при помощи крови распространяются по всему телу многоклеточного организма.

Рост и развитие организмов

Вопросы в начале параграфа

1. Рост – количественное изменение (увеличение размера, объёма и массы организма) за счет увеличения количества и размеров клеток.

Развитие – качественное изменение (усложнение или упрощение строения) особи с момента зарождения до конца жизни.

2. Онтогенез делится на два периода:

Эмбриональный период — от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек;

Постэмбриональный период — от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.

Проверь свои знания

1. Онтогенез – развитие любого организма с момента его возникновения (с момента оплодотворения) и до смерти.

2. Различают два основных типа онтогенеза: прямой и непрямой.

При прямом развитии рождающийся организм в основном сходен с взрослым, а стадия метаморфоза отсутствует.

При непрямом развитии образуется личинка, отличающаяся от взрослого организма внешним и внутренним строением, а также характером питания, способом передвижения и рядом других.

3. В период эмбрионального развития формируются все ткани и органы организма.

4. Гаструла состоит из наружной стенки, которая называется эктодермой и внутренней стенки энтодермы. Внутри гаструлы образуется полость — первичная кишка.

5. Нейрула – это стадия зародыша, когда между эктодермой и мезодермой закладывается третий зародышевый листок мезодерма. На стадии нейрулы происходит образование зачатков всех систем и органов организма.

6. Онтогенез — это не просто рост особи. Это цепочка сложных процессов и превращений всех систем организма, которая строго определена последовательно включающимися генами. Онтогенез продолжается и после взросления организма и заканчивается закономерным наступлением старости и смерти. Таким образом, в процессе онтогенеза реализуется наследственная информация.

1. Непрямой тип развития встречается у многих беспозвоночных животный, рыб, земноводных.

2. Разберём эмбриональное развитие зародыша на примере ланцетника. На первых стадиях этот процесс сходен с развитием зародыша человека, так как в яйцеклетке и ланцетника, и человека мало запасных питательных веществ. Сразу же после оплодотворения образовавшаяся зигота начинает делиться митозом. Этот процесс называют дроблением. Следующие одно за другим деления происходят в перпендикулярных плоскостях. Образующиеся клетки называют бластомерами. Бластомеры не расходятся и, почти не увеличиваясь в размерах, продолжают делиться, пока из них не образуется сфера (бластула), стенки которой состоят из одного ряда бластомеров. Полость внутри бластулы называют бластоцелью или первичной полостью тела. На одном из полюсов бластулы бластомеры делятся быстрее, и происходит впячивание стенок бластулы в бластоцель. Постепенно образуется второй внутренний слой клеток зародыша. Образовавшийся двухслойный зародыш называют гаструлой. Наружный слой клеток получил название эктодерма или наружный зародышевый листок, а внутренний слой — энтодерма или внутренний зародышевый листок. Внутри гаструлы образуется полость — первичная кишка. Вскоре между экто- и энтодермой закладывается третий зародышевый листок — мезодерма. Эту стадию зародыша называют нейрулой. На стадии нейрулы происходит образование зачатков всех систем и органов организма. Из эктодермы развивается основа нервной системы и органов чувств — нервная трубка и эпителиальные покровы тела. Преимущественно из мезодермы начинается формирование скелета, мышц и органов кровеносной, выделительной и половой систем. Кишечник, печень, поджелудочная железа, а также лёгкие в основном образуются из энтодермы.

Обсуди с товарищами

1. Биологическое значение непрямого развития заключается в том, что организм на стадии личинки растет и развивается не за счет запасных питательных веществ яйцеклетки, а благодаря самостоятельному питанию. Следовательно, такой тип развития характерен для организмов, яйцеклетки которых содержат малое количество желтка (земноводные, многие членистоногие и др.).

2. Дробление – это многократно деление зиготы без увеличения размеров клеток. То есть с каждым делением количество клеток увеличивается, а размер каждой клетки становится все меньше. Такие клетки называются бластомеры.

Митоз – это деление соматических клеток организма, сопровождающееся их ростом, то есть каждая дочерняя клетка вырастает до размеров родительской. Процесс митоза более медленный, чем процесс дробления.

Преимущества внутриутробной стадии означают, что детеныши более развиты, когда они рождаются. Поэтому они могут меньше нуждаться в родительской заботе и лучше заботиться о себе. Однако вынашивание плодов накладывает большие расходы на мать, которая должна получать дополнительную пищу, чтобы подпитывать рост своего потомства, и чья подвижность и комфорт могут быть затронуты (особенно к концу внутриутробной стадии).

Работа с моделями, схемами, таблицами

Представьте содержание параграфа в виде схемы.

Непрямой Встречается у многих беспозвоночных животных, а также у рыб, земноводных. При этом типе развития организм проходит одну или несколько личиночных стадий. При развитии с неполным превращением чаще всего отсутствует стадия куколки, а личинки обычно внешне похожи на взрослых насекомых. При развитии с полным превращением личинки не похожи на родителей и очень часто питаются совсем другой пищей, нежели взрослые особи.

Наблюдается у некоторых беспозвоночных животных, а также у рептилий, птиц и некоторых млекопитающих (утконос). Этот вариант развития ещё называют яйцекладным: зародыш развивается внутри яйца, питаясь за счёт желтка Свойственен подавляющему большинству млекопитающих, в том числе и человеку. У этих животных яйцеклетки почти не имеют желтка. Для того чтобы развивающийся организм мог питаться, дышать, выделять продукты обмена и т. п., между ним и матерью развивается специальный орган — плацента, через который организм матери может обеспечить зародыш всем необходимым. Заканчивается этот тип развития деторождением

Он начинается с момента слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки, т. е. с момента оплодотворенияДобавить текстВернуть оригиналВ это время формируются все ткани и органы организма. Этот период заканчивается выходом личинки из оболочек (личиночный тип), вылуплением особи из яйца (яйцекладный тип), деторождением (при внутриутробном типе).Добавить текстВернуть оригиналПериод жизни организма с момента выхода в окружающую среду до гибели.Добавить текстВернуть оригинал