Что такое прямое развитие в биологии определение. Прямое и непрямое развитие животных

ОНТОГЕНЕЗ ЧЕЛОВЕКА

Онтогенез – полный цикл индивидуального развития организма. В временном интервале онтогенез начинается с оплодотворения яйцеклетки и заканчивается смертью организма. А с биологической точки зрения онтогенез – процесс полной и поэтапной реализации наследственной информации на всех стадиях существования организма, при этом значительное влияние на развитие организма оказывает окружающая среда.

Познание механизмов онтогенеза – одна из основных проблем современной биологии, поэтому в изучении закономерностей индивидуального развития участвуют различные биологические дисциплины: цитология, гистология, молекулярная генетика, биохимия и др. При этом есть две самостоятельные дисциплины, изучающие непосредственно этапы онтогенеза: эмбриология и геронтология. Учитывая такой подход, современное синтетическое учение об онтогенезе часто называют биологией развития.

При всем многообразии животного мира можно выделить следующие основные типы онтогенеза:

Непрямое развитие Прямое развитие

(личиночное, с метаморфозами)

С полным метаморфозом - неличиночное (рыбы, рептилии, птицы)

С неполным метаморфозом - внутриутробное

Тип онтогенеза, его особенности и возможные нарушения определяются взаимодействием двух основных факторов: наследственной информацией данного организма и особенностью условий среды обитания. И это взаимодействие имеет место на любом этапе индивидуального развития.

Периодизация онтогенеза. Общепринятым является разделение онтогенеза на два периода: эмбриональный (для человека – пренатальный, дородовый) и постэмбриональный (постнатальный). Каждый из них в свою очередь подразделяется на более короткие отрезки (стадии), которые характеризуются определенными морфологическими и функциональными особенностями.

Любой организм может возникнуть только при наличии двух полноценных половых клеток, поэтому полнее оправдано выделение еще одного периода онтогенеза – прогенеза (проэмбриональный период), который предшествует собственно онтогенезу. Проэмбриональный период совпадает по времени с гаметогенезом, а также включает осеменение и оплодотворение.

I. Проэмбриональный период . Значение гаметогенеза для дальнейшего развития потомков:

Образование гаплоидных клеток (обеспечивает постоянство числа хромосом)

Возникновение новых комбинаций наследственного материала

Генеративные мутации (причина возникновений наследственных болезней)

Значимые события осеменения и оплодотворения:

1. Количество сперматозоидов. В эякуляте содержится около 3х10 8 сперматозоидов (в 1 мл – 60-120 млн) и они сохраняют способность к оплодотворению в течение 2-х суток.

2. Капацитация – активация сперматозоидов во время их продвижения по женским половым путям.

3. Преодоление сперматозоидом оболочек яйцеклетки и связывание со специфическим рецептором (рецепторы видоспецифичны!).

4. Акросомная реакция – ферменты акросомы (гиалуронидаза, протеазы и др.) разрушают прозрачную оболочку

5. Мембраны яйцеклетки и сперматозоида соприкасаются, головка сперматозоида погружается в цитоплазму яйцеклетки. Далее следуют стадии внутреннего оплодотворения.

6. Кортикальная реакция – изменения прозрачной оболочки делают ее непроницаемой для других сперматозоидов. Прозрачная оболочка защищает концептус (зародыш в стадии морулы) при прохождении по маточной трубе.

II. Пренатальный период. В пренатальном развитии человека выделяют следующие периоды:

- начальный: первые 2 недели (стадия развития – концептус)

- зародышевый: 3-8 недели (стадия развития – эмбрион)

- плодный (фетальный): до конца беременности (стадия развития – плод)

Начальный период. После образования зиготы начинается стадия дробления – митотические деления клеток без увеличения их суммарного объема. Яйцеклетка человека имеет изолецитальный тип строения (питательных веществ мало и они равномерно распределены по клетке), поэтому тип дробления голобластический – зигота полностью разделяется на два бластомера. Последующие дробления – асинхронные и несколько неравномерные. После третьего деления образуется стадия морулы – группа клеток, заключенных внутри прозрачной оболочки. Центральные клетки образуют щелевые контакты, а периферические клетки формируют плотные контакты между собой и образуют защитный слой для внутренних клеток. При последующих делениях формируется стадия бластоциста. В ней четко выделяется внутренняя клеточная масса – эмбриобласт (из этих клеток формируется непосредственно эмбрион, частичное или полное разделение клеток приводит к развитию близнецов) и наружный слой – трофобласт (участвует во внедрении бластоцисты в слизистую матки и образовании хориона). Внутри бластоцисты возникает заполненная жидкостью полость – бластоцель. Наружная прозрачная оболочка истончается и исчезает. Описанные события происходит в маточных трубах. На 6-7 сутки бластоциста оказывается в полости матки и происходит имплантация – внедрение в слизистую матки.

Внедрение бластоцисты в брюшной полости приводит к возникновению внематочной беременности, в маточных трубах – к трубной беременности.

Следующий этап развития состоит в координированных, строго закономерных взаимоперемещениях обширных клеточных масс. Эти процессы называются морфогенетическими (образующими форму) движениями, или морфогенезом. В результате морфогенеза зародыш приобретает двух- или трехслойное строение (стадия гаструляции), формируется нервная пластинка, а затем нервная трубка (стадия нейруляции). Позднее начинается специализация клеток зародыша (гистогенез) и формирование отдельных органов (органогенез). Подробно эти стадии разбираются на кафедре гистологии.

Развитие является неотъемлемым фактором жизни. Оно начинается с оплодотворенной яйцеклетки и заканчивается половым созреванием. Для постэмбрионального периода характерно прямое и непрямое развитие. Прямое развитие - это биологический процесс, при котором многоклеточный организм растет и увеличивается, усложняя свою организацию. Такое явление характерно для человека, рыб, птиц и млекопитающих.

Непрямое развитие - это процесс, при котором зародыш развивается в зрелую особь с привлечением личиночной стадии, что сопровождается метаморфозом. Данное явление наблюдается, например, у большинства беспозвоночных и амфибий.

Особенности постэмбрионального периода

Периоды постэмбрионального развития сопровождаются изменением морфологических особенностей, повадок и места обитания. Для прямого развития характерной особенностью является то, что после рождения эмбрион является уменьшенной копией взрослого организма, он отличается лишь размерами и отсутствием некоторых характеристик, которые приобретаются лишь со временем. Примером может быть развитие человека, животных и некоторых пресмыкающихся. Непрямое развитие характерно для беспозвоночных, моллюсков и земноводных. В этом случае зародыш имеет существенные различия по сравнению со взрослым животным. В качестве примера подойдет обыкновенная бабочка. Только после того, как будет пройдено несколько стадий развития, маленькая личинка преобразится до неузнаваемости.

Периоды развития

Периоды включают ювенильный этап, зрелость и старение.

• Ювенильный период охватывает время от рождения до полового созревания. Этот этап сопровождается адаптацией к новой среде. Стоит отметить, что многие животные и рептилии, для которых характерен прямой путь постэмбрионального развития, развиваются примерно одинаково. Различием являются лишь временные рамки. Оканчивается этот

• Период зрелости, называемый репродуктивной стадией, характеризуется остановкой роста. В теле происходит самообновление определенных структур и их постепенное изнашивание.
• Период старения сопровождается замедлением восстановительных процессов. Как правило, наблюдается уменьшение массы тела. Если не имело место насильственное вмешательство, то естественная смерть наступает, когда жизненно важные системы в результате замедления всех процессов перестают функционировать.

Непрямое развитие: примеры и этапы

Давайте рассмотрим, как зарождается жизнь в новом существе. Прямое и непрямое развитие - это термины, описывающие различные процессы жизнедеятельности животных, которая начинается с оплодотворенной яйцеклетки. Во время постэмбрионального развития окончательно формируются системы органов, наблюдается рост, с последующим продолжением рода. Дальше происходит старение, и при отсутствии внешних вмешательств наступает естественная смерть.

• Сразу после рождения начинается целый ряд трансформаций. В это время маленький организм отличается от взрослого как внешне, так и внутренне.
• Второй этап - это преобразование в совершенно новое тело. Метаморфоза - это постэмбриональное изменение формы тела с чередованием нескольких стадий.
• Третий этап - это заключительная стадия, которая оканчивается половым созреванием и продолжением рода.

Характеристика непрямого развития

Непрямое развитие характерно для многоклеточных организмов. Из отложенного яйца выходит личинка, которая внешне и внутренне не похожа на взрослую особь. По строению это более простое существо, как правило, имеющее меньший размер. Своим внешним видом оно может быть отдаленно похоже на своих дальних предков. Примером может быть личинка такого земноводного, как лягушка.

Внешне головастик очень напоминает маленькую рыбку. Благодаря наличию специальных личиночных органов он может вести совершенно другую жизнь, чем половозрелые особи. Даже зачаточных половых различий у них нет, поэтому пол личинки определить не представляется возможным. У определенного количества видов животных эта стадия развития занимает большую часть их жизни.

Радикальные метаморфозы

При непрямом развитии новорожденное животное сильно отличается от половозрелой формы по целому ряду анатомических признаков. Эмбрион вылупляется из яйца в виде личинки, которая претерпевает радикальные метаморфозы до того, как достигнет своей взрослой стадии. Непрямое развитие характерно для животных, которые откладывают многочисленные яйца. Это некоторые иглокожие, земноводные и насекомые (бабочки, стрекозы, лягушки и так далее). Личинки этих существ часто занимают совсем иное экологическое пространство, нежели взрослое животное. Они питаются, растут и в определенный момент трансформируются во взрослое животное. Эти глобальные метаморфозы сопровождаются многочисленными физиологическими изменениями.

Плюсы и минусы прямого развития

Плюсом прямого развития является то, что для роста нужно гораздо меньше энергии и жизненно важных ингредиентов, так как никаких глобальных перестроек в организме не происходит. Недостатком является то, что для развития эмбриона нужны большие запасы питательных веществ в яйцеклетках или вынашивание в утробе матери.

Негативным моментом является также то, что между молодыми и взрослыми животными может возникнуть конкуренция внутри вида, так как место их обитания и источники пищи совпадают.

Плюсы и минусы непрямого развития

Благодаря тому что организмы с непрямым типом развития проживают в разных конкурентные отношения между личинками и взрослыми, как правило, не возникают. Преимуществом является также то, что личинки малоподвижных существ помогают виду расширить ареал его обитания. Среди минусов стоит указать то, что непрямое развитие животных во взрослую особь часто длится долгий период времени. Для качественных преобразований нужно большое количество питательных веществ и энергии.

Типы непрямого развития

Выделяют следующие виды непрямого развития: с полным и частичным метаморфозом. С полным превращением непрямое развитие характерно для насекомых (бабочек, жуков, некоторых перепончатокрылых). Появившиеся на свет личинки начинают есть, расти, после чего становятся неподвижными коконами. В этом состоянии все органы организма распадаются, а образовавшийся клеточный материал и накопленные питательные вещества становятся основой для образования совершенно иных органов, характерных для взрослого организма.

С частичным метаморфозом непрямое постэмбриональное развитие свойственно для всех видов рыб и земноводных, определенных моллюсков и насекомых. Главным отличием от является отсутствие стадии кокона.

Биологическая роль личиночной стадии

Личиночная стадия - это период активного роста и запаса питательных веществ. Внешний вид, как правило, сильно отличается от взрослой формы. Имеются свои уникальные структуры и органы, которых нет у повзрослевшей особи. Их рацион также может существенно отличаться. Личинки часто адаптированы к окружающей среде. Например, головастики живут почти исключительно в воде, но могут жить и на суше, как взрослые лягушки. Некоторые виды во взрослой стадии являются неподвижными, в то время как их личинки перемещаются и используют эту способность для расселения и расширения области обитания.

1. Постэмбриональное развитие может быть прямым или непрямым.

2. При прямом развитии вновь появившийся организм по строению похож на родительский и отличается от него только размерами и неполным развитием органов. Прямое развитие свойственно человеку и другим млекопитающим, птицам, пресмыкающимся, некоторым насекомым. В развитие человека выделяют следующие периоды: детство, отрочество, юность, молодость, зрелость, старость. Каждый период характеризуется рядом изменений в организме. Постэмбриональный период разделяется на следующие этапы:

– постэмбриональный (до полового созревания);

– период половой зрелости (осуществление репродуктивных функций);

– старение и смерть.

У человека начальная стадия постэмбрионального периода характеризуется интенсивным ростом органов и частей тела в соответствии с установленными пропорциями. В целом постэмбриональный период человека подразделяется на следующие периоды:

– грудничковый (от рождения до 4 недель);грудной (от 4 недель до года); дошкольный (ясельный, средний, старший);школьный (ранний, подростковый);репродуктивный (молодой до 45 лет, зрелый до 65 лет); пострепродуктивный (пожилой до 75 лет и старческий – после 75 лет).

3. Непрямое постэмбриональное развитие: метаморфоз представляет собой глубокие преобразования в строении организма, в результате которых личинка превращается во взрослое насекомое. В зависимости от характера постэмбрионального развития у насекомых различают два типа метаморфоза: неполный - когда развитие насекомого характеризуется прохождением только трех стадий - яйца, личинки и взрослой фазы (имаго); полный - когда переход личинки во взрослую форму осуществляется на промежуточной стадии - куколочной. Вылупившийся из яйца цыпленок или родившийся котенок похож на взрослых животных соответствующего вида. Однако у других животных (например, земноводные, большинство насекомых) развитие протекает с резкими физиологическими изменениями и сопровождается образованием личиночных стадий. При этом все части тела личинки претерпевают значительные изменения. Меняются также физиология и поведение животных. Биологическое значение метаморфоза в том, что на стадии личинки организм растет и развивается не за счет запасных питательных веществ яйца, а она может питаться самостоятельно. Из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка питается, растет, и, со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным. При неполном метаморфозе замена личиночных органов происходит постепенно, без прекращения активного питания и перемещения организма. Непрямое развитие характерно для земноводных. Личинка лягушки – головастик - напоминает рыбку. Он плавает у дна, проталкивая себя вперед хвостом, обрамленным плавником и дышит сначала наружными жабрами, торчащими пучками по бокам головы, а позднее внутренними жабрами. У него один круг кровообращения, двухкамерное сердце, есть боковая линия. Все это – черты строения рыб. Земноводные растут всю жизнь, но чем старше, тем медленнее. У рыбы из икринки появляется малёк, который растет и превращается во взрослую особь. Скорость метаморфоза зависит от количества пищи, температуры и внутренних факторов. Например, личинка лягушки – головастик питается растениями, а взрослая лягушка – насекомыми. Головастик и гусеница отличается от взрослых форм по строению, внешнему виду, образу жизни, питанию.

Вопросы для самоконтроля

Стадии эмбрионального развития, их характеристика.

1). Зигота. Образуется в результате слияния мужской и женской гамет. Одноклеточный зародыш. В зиготе происходят сложные перемещения цитоплазмы и синтез белка.

2). Дробление. Начальный этап развития оплодотворённого яйца. Происходит многократное митотическое деление зиготы. В результате формируются группы клеток, тесно прилегающих друг к другу. Бластомеры с каждым дроблением становятся меньше.

Виды дробления:

Полное равномерное

Полное неравномерное

Неполное равномерное

Неполное неравномерное

3). Бластуляция – процесс образования бластулы – однослойный зародыш, имеющий форму пузырька, стенка которого называется бластодермой. Клетки - бластомеры. Между бластомерами возникают силы отталкивания, и появляется полость – бластоцель.

4). Гаструляция – образуется гаструла. Это 2 или 3 слойный зародыш. Стадия делится:

Образование наружных и внутренних зародышевых листков. Эктодерма и энтодерма.

Образование мезодермы (трёхслойный зародыш). Закладка листков может происходить 4 способами:

Инвагинация (впячивание).

Иммиграция (выселение).

Деломинация (расслоение).

Эпиболия (обрастание).

Гистогенез – развитие тканей в живом организме. Процессы, обеспечивающие возникновение, существование, восстановление тканей с их специфическими для каждого органа функциями.

Органогенез – стадия, в которой образуется хордомезодерма.

Постэмбриональное развитие начинается после выхода организма из яйца или тела матери и заканчивается смертью организма.

Условно выделяют три периода:

Рост и дифференцировка(ювенильный или детство) – с момента рождения до периода зрелости. Происходят процессы роста и дифференцировки.

Период зрелости(пубертатный) – максимальная дифференцировка и сбалансированная работа систем органов. Организмы способны к размножению. У человека характеризуется наибольшей трудоспособностью.

Старость – характерно инволюционное развитие. Процессы катаболизма превышают процессы анаболизма. Различают: физиологическую и биологическую старость.

Прямое развитие идет без превраще­ний, когда родившийся организм и похож на взрослую особь (у птиц и млекопитающих).

Непрямое развитие протекает с ме­таморфозом - превращением во взрослую особь. В этом случае имеется личиночная ста­дия, родившийся организм не похож на взрослую особь.строение организма усложняется.

35. Рост и развитие. Понятие определений. Влияние внешних и внутренних факторов на эти процес­сы.

Рост – количественное увеличение размеров и массы тела за счёт увеличения размера клеток, числа клеток путём деления или увеличения кол-ва неклеточного вещ-ва.

Все организмы в зависимости от характера роста делятся на:

Ограниченным ростом

Неограниченные ростом

Развитие – закономерный переход из одного состояния в другое, более совершенное, от простого к сложному, от низшего к высшему организму.

Внешние - питание, давление, температура, влажность, свет.

Внутренние – генотип, состояние нервной и гуморальной систем.

36. Старость, как этап онтогенеза. Геронтология и гериатрия. Определение понятий. Смерть, как этап онтогенеза. Смерть клиническая и биологическая. Реанимации и её значение в медицине.

Старость как этап онтогенеза.

Старение - общебиологическая закономерность, свойственная всем живым организмам.

Старость характеризуется внешними и внутренними признаками. Изменяется осанка, появляются седина и облысение, кожа истонча­ется, теряет эластичность и покрывается морщинами, выпадают зубы. Движения стариков теряют плавность, становятся медленными и неуве­ренными, снижается работоспособность, слабеет память. Однако у многих людей до глубокой старости со­храняется высокий уровень ин­теллектуальной деятельности. Если в молодом организме органы растут, то в старости они подвергаются обратному разви­тию. Снижается невос­приимчивость к инфекционным болезням. На клеточном уровне уменьшается содержа­ние воды в протоплазме, процессы обмена веществ. Снижаются митотическая активность кле­ток.

Геронтология - наука о старости. Выясняет основные биологические и социальные закономер­ности старения и дает рекомендации о продлении жизни.

Гериатрия - учение о нормализации физиологических процес­сов в старости и лечении заболеваний, появляющихся преимущественно в старческом возрасте.

Смерть - завершающий этап индивидуального существования каждого организма.

В процессе жизнедеятельности организма непрерывно происходит от­мирание клеток. При нарушении процессов обмена в орга­низме наступает смерть. Причиной смерти могут быть старческие изменения, патоло­гический процесс или воздействия из внешней среды. Таким образом, смерть является завершающим этапом инди­видуального развития. Она может быть естественной, т.е. в результате старения(физиологическая смерть) и патологической – в результате заболеваний.

Клиническая смерть – характеризуется остановкой деятельности жизненно важных органов. Длится 6-8 минут.

Между жизнью и смертью существует переходное состояние - клиническая смерть, когда признаки жизни не наблюдаются, но ткани живы. В это время еще есть возможность возвратить организм к жизни.

Реанимация – процесс восстановления жизненных функций организма. В настоящее время метод реанимации нашел широкое распространение. Ведущие реаниматоры: Петров, Саркисян, Бакулев.

Животный организм определенное время развивается в теле матери или яйце. Поэтому мы можем наблюдать за развитием животных только с момента их рождения. Теля-та или жеребята рождаются зрячими, покрытыми шерсткой, че-рез несколько часов после рождения могут самостоятельно ходить. Они очень симпатичные и похожи на своих родителей (рис. 45). Некоторое время животные питаются молоком матери, после чего начинают самостоятельно потреблять корм. С возрастом их тело становится больше, но взрослыми (зрелыми) они будут только через несколько лет.

Цыпленок, только что вылупившийся из яйца, покрыт пухом и уже через несколько часов начинает бегать и самостоятельно питаться. Взрослым он станет через год.

Развитие, при котором новорожденный организм похож на взрослое животное, называют прямым .

Иначе развиваются бабочки, жуки или лягушки. Из яйца вы-лупляется живое существо, совсем не похожее на своих родите-лей. С момента рождения и до появления признаков взрослого животного с ним происходят сложные превращения. Рассмотрим это на примере достаточно распространенной в Украине бабочки белянки капустной (рис. 46).

Сначала взрослая самка откладывает на растения яйца. Из каждого яйца вылупливается личинка, называющаяся гусени-цей . Она активно поедает листья растений, особенно любит листья капусты и может полностью их съесть, оставив одни только жилки. Гусеница быстро растет, увеличиваясь в размерах, поэтому ей приходится несколько раз линять — сбрасывать слишком тесный покров. Проходит время и гусеница-обжора прекращает питаться и превращается в неподвижную куколку . На первый взгляд куколка кажется неживой. На самом деле внутри нее происходят изменения, которые завершаются форми-рованием взрослой бабочки. После того как куколка раскроется, бабочка расправляет крылышки, которые быстро обсыхают, и взлетает в небо. Питается взрослая бабочка нектаром цветков, способствуя при этом перекрестному опылению растений.

И гусеница, и куколка совсем не похожи на бабочку. Такое развитие животных называют непрямым . Материал с сайта

У лягушек непрямое развитие начинается с появления из ик-ринки головастика (рис. 17). Он также не похож на взрослое жи-вотное. Головастик дышит жабрами, живет только в воде. Сна-чала у него совсем нет конечностей, однако есть хвост, с по-мощью которого он двигается. Со временем появляются задние конечности, потом отрастают передние. Хвост укорачивается и к моменту выхода животного на сушу совсем исчезает. Вместо жабр формируются легкие, которыми животное дышит на суше.

Рост и развитие свойственны только живым существам. Это отличает их от неживой природы.