Індивідуальний розвиток організму: особливості онтогенезу

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

Біологія: індивідуальний розвиток організмів

Почнемо з визначення понять. Термін «онтогенез» в 1886 році вперше ввів у науку німецький філософ і природодослідник Ернст Геккель. Це індивідуальний розвиток організму, яке супроводжується рядом фізіологічних і морфологічних змін.

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

Типи онтогенезу

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

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

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

Ембріональний період

Індивідуальний розвиток організму (в 10 класі вивчається розділ «Розмноження і розвиток організму») включає кілька етапів. Перший називається ембріональним. Він починається з моменту формування зиготи. Так називається запліднена яйцеклітина. Ембріональний розвиток завершується народженням або виходом із яйцевих оболонок.

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

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

А тепер розглянемо стадії ембріонального періоду.

Дроблення

Онтогенез, або індивідуальне розвиток організму, починається з поділу яйцеклітини. Найчастіше вона є заплідненої. В ній з’єднується матеріал вихідних батьківських форм. Але відомі випадки, коли розвиток нового організму відбувається з жіночої гамети без запліднення. Такий процес називається партеногенезом.

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

Тип дроблення залежить від характеру розташування жовтка в клітці. Приміром, у земноводних жовток розподілений нерівномірно, тому формуються бластомеры різної величини. Причому ті, які містять жовток, крупніше. Таке дроблення називається повним нерівномірним.

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

Гаструляция

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

В цей період зародок називається гаструлой. У представників кишковопорожнинних він представлений свободноживущей личинкою. Але в більшості випадків гаструла знаходиться в яйці чи утробі матері. Всередині такого зародка розташовується порожнину — гастроцель. Повідомлення з навколишнім середовищем відбувається через бластопор — первинний рот.

У губок, гідроїдних поліпів і медуз в ході гаструляції утворюється два зародкових листки: зовнішній — эктодерма, і внутрішній — энтодерма. У інших тварин між ними ще закладається мезодерма. Формування зародкових листків є результатом диференціювання клітин бластулы.

Органогенез

Триває індивідуальне розвиток організму утворення осьових органів. В цьому і полягає суть органогенезу. Вони формуються із зародкових листків. Так, зовнішній шар, або эктодерма, дає початок нервової пластинки. Згодом з неї розвиваються спинний і головний мозок, черепно — та спинномозкові нерви. З ектодерми також формуються органи почуттів, емаль зубів, залози зовнішньої секреції, епітелій прямої кишки і ротової порожнини, покриви шкіри та її похідних: нігті, кігті, волосся, ратиці.

Похідним внутрішнього шару, або энтодермы, є внутрішній осьовий скелет — хорда. У примітивних тварин, наприклад, у ланцетника, вона зберігається протягом всього життя. У більшості хребетних з хорди розвивається скелет, який складається з черепа, хребта, грудної клітки, поясів і вільних кінцівок. Энтодерма також дає початок легким і травних залоз: печінки і підшлункової. З внутрішнього шару утворюється епітеліальний шар зябер і кишкової трубки.

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

Постэмбриональный період

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

Кількісні зміни супроводжуються якісними — розвитком. В результаті організм отримує нові здібності. У різні періоди життя інтенсивність росту і розвитку неоднакова, що визначає фізіологічні, анатомічні і психічні особливості. Їх ще називають віковими.

Незалежно від виду організму, постэмбриональный період проходить три періоди. Перший — ювениальный вік, коли статеве дозрівання ще не досягнуто. У людини він завершується в 11-12 років. Другий період характеризується досягненням статевої зрілості. Це пубертатний вік. За ним слідує період старіння, який завершується припиненням життя.

Пряме розвиток

Індивідуальне розвиток організму в постэмбриональный період проходить двома шляхами. У плазунів, птахів і ссавців народжуються тварини лише незначно відрізняються від статевозрілої особини. Дитинча просто має менші розміри в порівнянні з дорослим організмом. Його подальший розвиток припускає зростання і досягнення статевої зрілості.

Непрямий розвиток

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

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