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.
8
Классификация типов роста
•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.
Рост и развитие организма
•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.
1.Внутренние факторы: генотип, эндокринная и нервная системы (нейро-эндокринная регуляция).
2.Факторы внешней среды:
•.питание (необходимое по возрасту количество белков, жиров, углеводов, минеральных веществ)
•.свет (роль света определяется его участием в синтезе в организме кальциферола (витамин D2) и пигмента меланина в коже)
Факторы внешней среды возбуждают нервные импульсы, под влиянием которых нейросекреторные клетки вырабатывают нейрогормоны.
Гуморальные и нервные механизмы регуляции
Рост и индивидуальное развитие организмов находятся под контролем гуморальных и нервных механизмов регуляции.
•В клетках животных синтезируются химически активные вещества, влияющие на процессы жизнедеятельности. Нервные клетки беспозвоночных и позвоночных вырабатывают так называемые нейросекреты.
•Гипофиз вырабатывает гонадотропный гормон, стимулирующий деятельность половых желез.
•Эпифиз продуцирует гормон, отвечающий за сезонные колебания половой активности животных.
•Гормон щитовидной железы влияет на метаморфоз насекомых и земноводных. У млекопитающих недоразвитие щитовидной железы ведет к задержке роста и недоразвитию половых органов.
•Половые железы вырабатывают половые гормоны, которые определяют вторичные половые признаки. Например, у кастрированных петухов прекращается рост гребня, теряется половой инстинкт.
Непрямое постэмбриональное развитие
•Многие низшие многоклеточные (губки, кишечнополостные, плоские и кольчатые черви), низшие хордовые (асцидии, ланцетник), низшие позвоночные (рыбы, земноводные) выходят из яйцевых оболочек в виде личинок. У них не развиты половые железы, часто имеются специальные личиночные органы, обеспечивающие приспособленность к способу существования. Размеры обычно маленькие, самостоятельно питаясь, личинки растут, изменяют свою форму и превращаются в половозрелую особь.
•В отношении большинства видов считается, что непрямое развитие исторически первично. Биологическое значение личиночных стадий многообразно. Во-первых, при небольшом запасе желтка в яйцеклетке благодаря самостоятельному питанию личинки обеспечивается дальнейшее развитие более сложно устроенной взрослой стадии. Во-вторых, у некоторых видов, ведущих сидячий образ жизни, и у паразитов свободно живущая личинка обеспечивает расселение вида в пространстве. В-третьих, вследствие иного способа существования личинок по сравнению с половозрелой стадией, они как бы выходят из конкуренции за пищу и другие факторы со своими взрослыми стадиями (насекомые).
•Считают, что у насекомых развитие с метаморфозом вторично, если метаморфоз не носит выраженного характера и личинка мало меняется по форме (тараканы), то он называется неполным.
•При полном метаморфозе строение личинки и взрослой особи очень различаются,
в развитии происходят выраженные процессы разрушения одних и |
|
новообразования других органов (муха, лягушка), ход метаморфоза регулируется |
|
гормонами. |
6 |
|
Прямое постэмбриональное развитие
•В эволюции позвоночных животных наблюдается как бы выпрямление постэмбрионального развития.
•Благодаря увеличению количества желтка в яйцеклетках или внутриутробному развитию эмбриональный период удлиняется, и организм к моменту выхода из яйцевых оболочек в главных чертах строения напоминает взрослую стадию. В этом случае постэмбриональный период характеризуется в основном ростом и изменением пропорций тела, приобретением состояния функциональной зрелости органов и систем. Созревает и начинает функционировать половая система.
•Такой тип эмбрионального развития, лишенный личиночной стадии, называется прямым. Он характерен для онтогенеза высших позвоночных: пресмыкающихся, птиц, млекопитающих.
Метаморфоз
•Метаморфоз – это глубокое преобразование строения организма, в процессе которого личинка превращается во взрослую особь.
1. Яйцо бабочки 2. Гусеница бабочки
3. Куколка бабочки4. Взрослая бабочк
Метаморфоз у растений
Выражается в видоизменениях основных органов, происходящих в онтогенезе и связанных со сменой выполняемых ими функций или условий функционирования. Истинный метаморфоз — превращение одного органа в другой с сильным изменением формы и функции, происходит у многих травянистых растений (постепенное отмирание надземного побега и переход в корневище, луковицу, клубнелуковицу на время неблагоприятного периода). В большинстве же случаев метаморфозу подвергаются не дифференцированные органы взрослого растения, а их зачатки, например, при превращении части побегов и листьев в колючки, усики. Детерминация зачатка органа, определяющая его окончательный облик и происходящая на разных этапах его развития, связана с накоплением определенных физиологически активных веществ и зависит от внешних и внутренних факторов.
Метаморфоз у растений: 1 — колючки побегового происхождения у боярышника; 2 — филлокладии (стеблевой метаморфоз) у иглицы; 3 — разные фазы (а,6,в) метаморфоза соцветия в усики у винограда; 4 —
клубни корневого происхождения у георгины
Метаморфоз у животных
•В отличие от растений, у животных при метаморфозе изменению подвергается всё строение организма. Метаморфоз свойственен большинству групп беспозвоночных и некоторым позвоночным — миногам, ряду рыб, земноводным. Обычно метаморфоз связан с резкой сменой образа жизни животного в онтогенезе, например, с переходом от свободноплавающего к прикрепленному образу жизни, от водного — к наземному и т. д. В жизненном цикле животных, развивающихся с метаморфозом, бывает хотя бы одна личиночная стадия, существенно отличающаяся от взрослого
животного. У таких животных разные стадии онтогенеза выполняют разные жизненные функции, способствующие сохранению и процветанию вида (например, на личиночной стадии происходит расселение, а на взрослой — питание и рост). Регуляция метаморфоза у животных осуществляется гормонами.