Лекция по теме "Онтогенез.Индивидуальное развитие"

1. Онтогенез. Эмбриональное развитие животных Теория: Онтогенез — индивидуальное развитие организма от начала  существования до конца жизни. В онтогенезе животных выделяют два периода  — эмбриональный и постэмбриональный.   Эмбриональное (зародышевое) развитие охватывает процессы от первого  деления зиготы до выхода из яйца или рождения и у большинства животных  включает три основных этапа: дробление, гаструляцию и органогенез. Дробление — это семь — восемь последовательных митотических делений  зиготы. При дроблении дочерние клетки (бластомеры) не расходятся и не  увеличиваются в размерах. С каждым следующим делением их размеры  уменьшаются.     Яйцеклетки с небольшим запасом питательных веществ делятся полностью, т. е.  происходит полное дробление. Если яйцеклетка содержит большое количества  желтка, то наблюдается частичное дробление — делится только диск  цитоплазмы с ядром, а сам желток остается без изменений (например, у птиц).   Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша  — бластулы. Бластула — это шарообразный зародыш, стенка которого (бластодерма)  образована одним слоем клеток, а внутри полость (бластоцель). После дробления идет процесс гаструляции, который характеризуется  перемещением части клеточного материала с поверхности бластулы внутрь, на  места будущих органов. В результате этих перемещений образуется гаструла. Гаструла — двухслойный зародыш, состоящий из двух зародышевых  листков: наружного (эктодермы) и внутреннего (энтодермы). У ланцетника гаструла возникает путем впячивания бластодермы в полость  бластоцеля.   Внутренняя полость гаструлы называется первичной кишкой. Её связывает с  внешней средой отверстие (бластопор), которое становится первичным ртом.     На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие губок и  кишечнополостных.   У всех остальных животных развитие продолжается и  образуется третий  зародышевый листок — мезодерма. Она формируется из энтодермы и всегда  расположена между экто­ и энтодермой в первичной полости тела.   Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит  к образованию тканей и органов, т. е. к гисто­ и органогенезу.   Из энтодермы образуется хорда — внутренний скелет в виде гибкого тяжа,  расположенный на спинной стороне. Впоследствии хорда у позвоночных  замещается позвоночником, и только у некоторых животных (например, у  хрящевых рыб) ее остатки сохраняются в течение всей жизни.   Из эктодермы, расположенной над самой хордой, выделяется нервная  пластинка. Затем  края пластинки поднимаются и смыкаются.  Образуется нервная трубка — зачаток центральной нервной системы.  Формируется нейрула. Ранняя нейрула   Нервная трубка, хорда и кишечник создают осевой комплекс  органов зародыша, который определяет двустороннюю симметрию тела.   Поздняя нейрула   Ткани и органы развиваются одинаково у всех трёхслойных животных.   Из эктодермы у позвоночных животных образуется нервная система, органы  чувств, покровный эпителий с его железами и производными структурами  (волосы, перья, копыта, когти и т. п.).   Из энтодермы формируются органы пищеварительной и дыхательной  системы: эпителий средней кишки, печень и поджелудочная железа, жабры,  лёгкие, плавательный пузырь, а также щитовидная железа. Из мезодермы образуется мышечная ткань, все виды соединительной ткани  (например, дерма кожи, тела позвонков), кровеносная система, органы  выделения, половые железы.   Зародыш развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и  органы находятся в тесном взаимодействии. 2. Типы онтогенеза Теория: У животных выделяют три типа онтогенеза: личиночный, яйцекладный и  внутриутробный.    Личиночный тип развития встречается у насекомых, рыб и земноводных.  Желтка в их яйцеклетках мало и зигота быстро развивается в личинку, которая  питается самостоятельно.   Личинка капустной белянки   Личинка активно питается и увеличивается в размерах. Затем  происходит метаморфоз — превращение личинки во взрослый организм.    Стадии развития комнатной мухи Наличие стадии личинки обеспечивает животным возможность жить в разных  средах и использовать разную пищу. Например, гусеницы питаются листьями, а  бабочки — нектаром; головастики питаются зоопланктоном,  а лягушки —  насекомыми.   У малоподвижных, прикреплённых и паразитических видов свободноживущие  личинки способствуют расселению вида и расширению ареала. Это позволяет  избежать перенаселения и ослабляет внутривидовую конкуренцию за пищу и  другие ресурсы.   Яйцекладный тип онтогенеза встречается у рептилий, птиц и яйцекладущих  млекопитающих (утконоса и ехидны). Яйцеклетка у них содержит большой запас  питательных веществ, зародыш развивается в яйце и личиночная стадия  отсутствует.   Детёныш черепахи   Внутриутробный тип онтогенеза наблюдается у большинства млекопитающих, в  том числе у человека. В этом случае развитие зародыша происходит в  материнском организме. Организм матери обеспечивает все потребности  растущего эмбриона (дыхание, питание, выделение) через специальный орган  — плаценту. Внутриутробное развитие заканчивается процессом рождения. Слонёнок в матке 3. Постэмбриональное развитие Теория: Периоды постэмбрионального развития Постэмбриональное развитие животных подразделяется на три периода:  ювенильный, период зрелости и период старения.   Ювенильный период характеризуется продолжением начавшегося еще в  эмбриональной жизни органогенеза и увеличением размеров тела. К началу  этого периода все органы развиты до такой степени, что молодое животное  может существовать и развиваться в окружающей среде. Выполняют свои  функции нервная, кровеносная и выделительная системы.   С выходом организма из зародышевых оболочек начинают функционировать  органы дыхания, пищеварительная система и органы чувств.  В  течение ювенильного периода окончательно складываются видовые и  индивидуальные особенности организма и особь достигает характерных для  вида размеров.   Позже других органов развивается половая система. Когда заканчивается ее  формирование, наступает второй этап постэмбрионального развития.   В течение периода зрелости происходит размножение. Продолжительность  этого периода у различных видов животных разная. У некоторых видов он длится лишь несколько суток, у других — много лет.   Период старения характеризуется замедлением обмена веществ и деградацией  органов. Старение приводит к естественной смерти. Прямое и непрямое развитие Для ювенильного периода характерно прямое или непрямое развитие При прямом развитии на свет появляется особь, похожая на взрослую, но  значительно меньших размеров. Её дальнейшее развитие сводится главным  образом к росту и половому созреванию.   Прямое развитие характерно для животных с яйцекладным и внутриутробным  типом онтогенеза: млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, некоторых  беспозвоночных  (малощетинковых червей, пауков и др.).     При непрямом развитии появившийся на свет организм (личинка) по строению и образу жизни отличается от взрослых особей. Для того, чтобы личинка стала  взрослой, требуется перестройка её организма —  превращение или  метаморфоз. Метаморфоз — быстрое изменение, которое происходит при переходе от  личиночной стадии к взрослой форме. Это процесс постэмбрионального созревания, который характерен для многих  групп животных: большинства беспозвоночных (плоских и круглых червей,  насекомых, двустворчатых моллюсков и т. д.), а также для рыб и земноводных. Пример: Личинка лягушки (головастик) не похожа на взрослое земноводное, а похожа на  рыбу (нет конечностей, жаберное дыхание, боковая линия и т.п.). Постепенно  происходит развитие органов взрослых земноводных. Головастики лягушки   Непрямое развитие насекомых бывает с полным превращением (с полным  метаморфозом) и  с неполным превращением (с неполным метаморфозом).    При развитии с полным превращением из яйца появляется личинка, которая  питается, растет, затем превращается в куколку. Внутри неподвижной куколки  происходит полная перестройка всех органов. Из куколки выходит взрослое  насекомое (имаго).   Полное превращение характерно для чешуекрылых (бабочек), жесткокрылых  (жуков), двукрылых (мух и комаров), перепончатокрылых (пчел, ос, шмелей) и т. п.     Развитие с неполным превращением происходит, когда отсутствует стадия  куколки. Личинка в процессе линек постепенно превращается в имаго. Неполное  превращение характерно для тараканов, полужесткокрылых (клопов),  прямокрылых, стрекоз. Сравнение прямого и непрямого развития Преимущества прямого развития организмов: развитие организма во взрослую особь (ювенильный период) обычно  проходит за более короткий промежуток времени; не происходит существенной перестройки организма и поэтому требуется  меньше энергии и питательных веществ. Недостатки прямого развития организмов: для осуществления эмбрионального развития требуется большое  количество питательных веществ в яйцеклетках или внутриутробное развитие  потомства; при перенаселении обостряется внутривидовая конкуренция между  молодыми и зрелыми особями, так как им необходимы одинаковые жизненные  ресурсы. Преимущества непрямого развития организмов: у многих видов животных личинки и взрослые особи занимают разные  экологические ниши — это снижает внутривидовую конкуренцию; у малоподвижных или прикреплённых животных личинки способствуют  расселению вида, расширению его ареала. Недостатки непрямого развития организмов:         развитие во взрослую особь обычно занимает длительный промежуток  времени; для метаморфоза требуется много пищи и энергии.