Адаптивное значение личиночных стадий

УРОК 25

Тема урока: «Способы размножения организмов. Этапы онтогенеза»

В при­ро­де существует несколь­ко спо­со­бов бес­по­ло­го раз­мно­же­ния (рис. 1).

Рис. 1. Бесполое размножение

Де­ле­ние

Один из самых древ­них и про­стых спо­со­бов бес­по­ло­го раз­мно­же­ния. В результате де­ле­ния из одной клет­ки об­ра­зу­ют­ся две до­чер­ние, ко­то­рые ста­но­вят­ся са­мо­сто­я­тель­ным ор­га­низ­мом (рис. 2).

Рис. 2. Деление

Про­стое де­ле­ние присуще од­но­кле­точ­ным ор­га­низ­мам, например амебе, ин­фу­зо­рии-ту­фель­ке, эв­гле­не зе­ле­ной.

Поч­ко­ва­ние

На ма­те­рин­ском ор­га­низ­ме воз­ни­ка­ет вы­рост – почка. Из этого выроста раз­ви­ва­ют­ся новые ор­га­низ­мы (рис. 3).

Рис. 3. Почкование

До­чер­ний ор­га­низм может от­де­лить­ся от ма­те­рин­ско­го и са­мо­сто­я­те­льно су­ще­ство­ва­ть. А может оста­вать­ся со­еди­нен­ным с ма­те­рин­ским ор­га­низ­мом, об­ра­зу­я ко­ло­нии, на­при­мер, как у дрож­жей.

 

Спо­ру­ля­ция (раз­мно­же­ние спо­ра­ми)

Споры – это спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ные клет­ки, ко­то­рые раз­ви­ва­ют­ся в спе­ци­аль­ных ор­га­нах, на­зы­ва­емых спо­ран­гиями (рис. 4).

Рис. 4. Споры

Эти ор­га­ны могут быть мно­го­кле­точ­ные или од­но­кле­точ­ные. Про­рас­та­я, они создают новый организм.

Фраг­мен­та­ция

Фраг­мен­та­ция – это раз­де­ле­ние осо­бей на две или более ча­стей, каж­дая из ко­то­рых может дать на­ча­ло но­во­му ор­га­низ­му (рис. 5).

Рис. 5. Фрагментация

Фрагментация характерна для неко­то­рых групп рас­те­ний, для во­до­рос­лей и мхов, неко­то­рых групп жи­вот­ных, плос­ких и коль­ча­тых чер­вей. В ос­но­ве фраг­мен­та­ции лежит свой­ство ре­ге­не­ра­ции (спо­соб­но­сти ор­га­низ­ма вос­ста­нав­ли­вать утра­чен­ные ткани и ор­га­ны).

Ве­ге­та­тив­ное раз­мно­же­ние

Ве­ге­та­тив­ное раз­мно­же­ние – это спо­соб раз­мно­же­ния спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ны­ми ор­га­на­ми или от­дель­ны­ми ча­стя­ми тела (рис. 6).

Рис. 6. Вегетативное размножение

Ха­рак­тер­но оно для рас­те­ний, ко­то­рые размножаются кор­ня­ми, ча­стя­ми по­бе­гов, спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ны­ми по­бе­га­ми.

Спо­со­бы ве­ге­та­тив­но­го раз­мно­же­ния разнообразны.

По­ли­эм­бри­о­ния – это спо­соб бес­по­ло­го раз­мно­же­ния, когда из одной зи­го­ты об­ра­зу­ет­ся несколь­ко за­ро­ды­шей, од­но­яй­цо­вых близ­не­цов. Встречается у че­ло­ве­ка, близ­не­цы ге­не­ти­че­ски иден­тич­ны и все­гда од­но­го пола.

 

 

Половое размножение

В по­ло­вом раз­мно­же­нии при­ни­ма­ют уча­стие по­ло­вые клет­ки – га­ме­ты (от гре­ч. gamet, или «су­пруг»). Гаметы об­ра­зу­ют­ся у ма­те­рин­ско­го и от­цов­ско­го организмов. Об­ра­зо­ва­ние по­ло­вых кле­ток происходит в репродуктивных органах многоклеточных организмов. Ре­про­дук­тив­ные ор­га­ны растений на­зы­ва­ют­ся ге­не­ра­тив­ны­ми, а жи­вот­ных – по­ло­вы­ми. Новый ор­га­низм несет на­след­ствен­ную ин­фор­ма­цию от от­цов­ско­го и ма­те­рин­ско­го ор­га­низ­мов. Га­ме­ты фор­ми­ру­ют­ся в ре­зуль­та­те де­ле­ния, в процессе ко­то­ро­го хро­мо­сом­ный набор со­кра­ща­ет­ся вдвое. При сли­я­нии гамет, опло­до­тво­ре­нии, в зи­го­те вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся ис­ход­ный двой­ной набор хро­мо­сом, по­ло­ви­на хро­мо­сом от­цов­ских, а по­ло­ви­на ма­те­рин­ских.

В природе есть особый вид полового размножения – партеногенез.

Пар­те­но­ге­нез – раз­ви­тие из неопло­до­тво­рен­ной яй­це­клет­ки. Этот спо­соб раз­мно­же­ния ха­рак­те­рен для пчел, тлей, кав­каз­ских яще­риц и оду­ван­чи­ков (рис. 7).

Рис. 7. Партеногенез

Во время этого раз­мно­же­ния все до­чер­ние особи ге­не­ти­че­ски иден­тич­ны ма­те­рин­ско­му ор­га­низ­му.

Био­ло­ги­че­ский смысл по­ло­во­го раз­мно­же­ния в том, что воз­ник­шие ор­га­низ­мы со­че­та­ют в себе при­зна­ки отца и ма­те­ри. Эти ор­га­низ­мы более жиз­не­спо­соб­ны.

Заключение

По­ло­вое раз­мно­же­ние играет важную роль в про­цес­се эволюции. А бес­по­ло­е раз­мно­же­ние позволяет получить за короткое время боль­шое ко­ли­че­ство ге­не­ти­че­ски иден­тич­ных осо­бей или кле­ток. Роль этого вида раз­мно­же­ния ве­ли­ка в росте и раз­ви­тии ор­га­ни­че­ско­го мира.

Онтогенез

Онтогенез – это индивидуальное развитие организма. Это совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, которые претерпевает организм от момента его появления до конца жизни.

Онтогенез включает рост, то есть увеличение массы и размеров организма, а также дифференцировку.

Термин «онтогенез» был введен в 1866 году Т. Геккелем. Онтогенез представляет собой реализацию наследственной информации. С генами родителей новый организм получает своего рода инструкцию о том, когда и какие изменения будут в нем происходить, для того чтобы он нормально смог пройти свой жизненный путь.

Рис. 8. Личинки

Типы онтогенеза

У животных выделяют три типа онтогенеза:

1. Личиночный

2. Яйцекладный

3. Внутриутробный

Личиночный тип развития встречается, например, у насекомых, рыб и земноводных. Желтка в их яйцеклетках мало и зигота быстро развивается в личинку (Рис. 8), которая самостоятельно питается и растет. Затем происходит метаморфоз – превращение личинки во взрослый организм.

У некоторых видов наблюдается даже цепочка превращений из одной личинки в другую, а затем во взрослую особь. Смысл существования личинок может заключаться в том, что они питаются другой пищей нежели взрослая особь – таким образом расширяется пищевая база для данного вида.

Сравнительный пример – питание гусениц, которые питаются листьями, и бабочек, которые питаются нектаром; или головастиков, которые питаются зоопланктоном и лягушек которые питаются насекомыми (Рис. 9). Кроме того, в личиночной стадии многие виды активно заселяют новые территории. Например, личинки двустворчатых моллюсков Велигер способны к плаванью, а взрослые особи практически неподвижны (Рис. 10).

Рис. 9. Головастик – личинка лягушки

Рис. 10. Стадии развития моллюска Велигер

Яйцекладный тип онтогенеза встречается у рептилий, птиц и яйцекладущих млекопитающих. Яйцеклетка у них содержит большой запас питательных веществ, то есть много желтка, зародыш развивается внутри яйца, и личиночная стадия отсутствует (Рис. 11).

Рис. 11. Яйца разных животных

Внутриутробный тип онтогенеза наблюдается у большинства млекопитающих, в том числе у человека, при этом развивающийся зародыш задерживается в материнском организме, образуется временный орган – плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона, а именно: дыхание, питание, выделение. Внутриутробное развитие оканчивается процессом деторождения.

Рис. 12. Эмбрион в утробе матери

Метаморфоз

Термин «метаморфоз» обозначает быстрое изменение, которое происходит при переходе от личиночной стадии к взрослой форме. Это процесс постэмбрионального созревания, который характерен для многих групп животных. Итак, первая группа – это кишечнополостные, стадия планула (рис. 13).

Рис. 13. Стадия планулы у кишечнополостных

Вторая группа – ленточные черви, личиночные стадии онкосфера и цистицерк (рис. 14).

Рис. 14. Стадии онкосфера и цистицерк у личиночных червей

Третья – полихеты, личиночная стадия трохофора (рис. 15).

Рис. 15. Стадия трохофоры у полихет

Ракообразные – личиночная стадия науплиус, зоеа, циприсовидная личинка (рис. 16).

Рис. 16. Стадии науплеус, зоеа и циприсовидная личинка ракообразных

Насекомые – личиночная стадия червеобразная личинка, гусеница, нимфа (рис. 17).

Рис. 17. Стадии гусеницы и нимфы у насекомых

Адаптивное значение личиночных стадий

Личинки обычно служат для расселения вида. Это особенно важно для тех организмов, которые ведут прикрепленный образ жизни, для того чтобы избежать перенаселения на определенном участке.

Рис. 18. Личинка стрекозы

Личинка отличается от взрослой особи и по биологии питания и по своему местообитанию, способу передвижения и особенностям поведения. Благодаря этому один вид на разных этапах своего развития может пользоваться услугами, предоставленными по крайней мере двумя экологическими нишами.

Рис. 19. Взрослая особь стрекозы

Другая особенность личинок заключается в том, что они могут приспособиться к различным условиям. Нельзя сказать, что личиночная стадия – это примитивная стадия, и сами по себе личинки просты в своей организации. Некоторые личинки могут достигать очень сложного уровня организации, тем не менее, у них не сформированы половые органы и они неспособны размножаться. Тем не менее, даже здесь есть исключения. Например, у аксолотля – это личиночная стадия амбистомы (рис. 20) – даже половые органы развиты до такой степени, что он может размножаться. Это явление называется неотенией.

Рис. 20. Личинка амбистомы – аксолотль

Глохидий

У некоторых пресноводных двустворчатых моллюсков метаморфоз протекает с образованием особой личинки – глохидии (рис. 20). Глохидия имеет тонкостенную двустворчатую раковину с крючками на брюшной стороне, он плавает в воде, хлопая створками.

Рис. 20. Глохидия двустворчатых моллюсков

С помощью бисусной нити он прикрепляется к жабрам проплывающим рыб и затем зубцами внедряется в их ткани.

Рис. 21. Глохидия с бисусной нитью

Из глохидий формируются маленькие моллюски, которые через разрыв опухолевых бугорков кожи рыбы выпадают на дно. Эктопаразитизм личинок двустворчатых моллюсков на рыбах обеспечивает расселение моллюсков вверх и вниз по течению рек (рис. 22).

Рис. 22. Взрослые двустворчатые моллюски

Периоды онтогенеза

Любой вид онтогенеза многоклеточных животных принято делить на два периода:

1. Эмбриональный

2. Постэмбриональный

Эмбриональный начинается с момента оплодотворения. Это процесс формирования сложного многоклеточного организма. Он заканчивается моментом выхода личинки из личиночных оболочек при личиночном типе онтогенеза, выходом новой особи из яйца при яйцекладном типе онтогенеза или рождением новой особи при внутриутробном типе онтогенеза (рис. 24).

Рис. 23. Вылупливание пресмыкающегося из яйца и новорожденный ребенок

Постэмбриональный период начинается с завершением эмбрионального. Он включает в себя половое созревание, взрослое состояние, старение и заканчивается смертью. Продолжительность этих стадий сильно варьирует у разных групп организмов. Например, у большинства позвоночных организмов, большую часть своего существования особь находится во взрослом состоянии, а у многих насекомых взрослое состояние – самая короткая стадия и длится всего несколько часов. Она необходима лишь для воспроизведения потомства.

 

Домашнее задание, ответить на вопросы:

1. Назовите способы бесполого размножения.

2. Какие клетки принимают участие в половом размножении?

3. Что такое онтогенез? Какие бывают формы онтогенеза?

Ответы на вопросы отправить на почту преподавателю boyarintseva.8989@mail.ru