Конспект уроку: Життєвий цикл у рослин і тварин

1. Які існують типи ліслязародкового розвитку тварин?

2. Як відбувається післязародковий етап розвитку покритонасінних рослин?

3. Що таке регенерація? Яких риб називають прохідними?

4. Що таке гормони, а ткож нейрогормони й фітогормони?

5. Які одноклітинні тварини належать до споровиків?

6. Що таке життєвий цикл?

7. Що таке комбінативна мінливість і партеногенез?

8. Пригадайте життєві цикли тварин і рослин, відомі з курсів біології рослин та тварин.

9. Які способи розселення за допомогою плодів і насіння відомі в рослин.

Післязародковий (постембріональний) розвиток тварин й людини - це період існування, котрий розпочиняється після народження чи виходу з оболонок, які вкривають зародок, та триває до смерті. За даний час організм зростає та набуває здатності до розмноження (тобто зріє), старіє й гине.

Різновиди післязародкового розвитку

В окремих тварин й більшої кількості багатоклітинних однорічних рослин смерть настає майже відразу після розмноження. В них існує два періоди в постембріональному розвитку: передрепродуктпивний (організми статево недозрілі) і репродуктпивний (організми набувають здатності статевого розмноження). У інших (більшості хребетних тварин, окремі комахи, річковий рак, молюски, павукоподібні, багаторічні рослини т.п.) репродуктивний період йде досить довго. Після цього смерть настає не відразу, тільки через деякий час (декількох днів в комах чи до декількох років й десятків років в значних ссавців, дерев т.п.). Він називається період старіння, за якого поступово знижується рівень обміну речовин і настають необоротні зміни у організмі, що зрештою призводять до подальшої смерті.

Післязародковий розвиток тварин перебуває прямим чи непрямим. За прямого розвитку тільки народжена тварина в результаті ембріонізації загалом нагадує дорослу. Ембріонізація - це явище, за якого зародковий період подовжується за рахунок живлення зародка поживними речовинами із материнського організму (це плацентарні ссавці, окремі хрящові риби, скорпіони) чи яйця (птахи, плазуни).

Біологічна роль ембріонізації полягає саме у тому, що народжується чи вилуплюється із яйцевих оболонок тварина на більш високому ступені розвитку, це зменшує вразливість зовнішніми чинниками. В усіх видів плацентарних і окремих сумчастих ссавців, акул, скорпіонів одна зі зародкових оболонок зростається з стінками розширеної частини яйцепроводів чи матки саме так, що від матері і до ембріона потрапляють різні поживні речовини і кисень та виводяться продукти обміну речовин й вуглекислий газ. Процес появи на світ зародка називається справжнім живонародженням.

Коли зародок розвивається тільки за рахунок запасних поживних речовин яйця усередині материнського організму й ембріон звільняється від яйцевих оболонок ще усередині жіночих статевих проток, таким чином подібне явище називається яйцеживонародження (змії, окремі ящірки, акваріумні рибки, такі як гуппі і мечоносці, попелиці т.п.).

Якщо зародок розвивається у яйці поза материнським організмом й молодий організм виходить з яйця на пряму у зовнішньому середовищі, таким чином спостерігається яйценародження (характерне для більшості плазунів й членистоногих, першозвірів, птахів, плоских червів т.п.).

Прямий розвиток специфічний для окремих кишковопорожнинних (наприклад, гідри), війчастих та малощетинкових червів, окремих ракоподібних (річковий рак, дафнії), павуків, частини молюсків (більшості прісноводних і наземних черевоногих, головоногих), хрящових риб, птахів, плазунів, ссавців.

Непрямий розвиток у тварин супроводжується глибокими змінами у організації організму, дякуючи яким личинка перетворюється у дорослу особину. Личинка - це фаза післяембріонального розвитку багатьох безхребетних (так більшість кишковопорожнинних, молюсків, плоских, круглих, багатощетинкових червів, комахи, голкошкірі т.п.) і окремих хребетних (кісткові риби, ланцетники, земноводні) тварин, в котрих запаси поживних речовин у яйці недостатні для завершення яким способом дорослої особини.

Непрямий розвиток включає декілька послідовних етапів чи фаз. На кожному із них тварина має характерні особливості будови і життєвих функцій.

Так наприклад, онтогенез комах має послідовні такі фази як яйця, личинки й дорослої комахи (за розвитку із неповним перетворенням: воші, клопи, таргани, бабки, прямокрилі) чи яйця, личинки, лялечки й дорослої комахи (за розвитку із повним перетворенням: жуки, метелики, перетинчастокрилі, блохи т.п.). Своєрідне значення отримала фаза лялечки, на котрій комаха зазнає докорінних змін (згадайте, котрих).

Непрямий тип розвитку здійснює декілька важливих біологічних функцій, які спрямовані на забезпечення життя виду.

Живильна функція.

На одній з фаз розвитку тварина одержує найбільше поживних речовин, котрі необхідні для його завершення.

В комах цю роль здійснює личинка (гусінь метеликів своєрідні збільшувати масу тіла у 10 тис разів й більше). Дорослі особини окремих видів комах не харчуються взагалі, застосовуючи накопичені личинкою запаси поживних речовин (так наприклад, оводи, одноденки, шовковичний шовкопряд).

Раціональне застосування ресурсів

Воно полягає у саме тому, що неоднакові фази розвитку розподілені за способами й об'єктами живлення і просторово. Так удається уникнути загрози виснаження потрібних ресурсів. Дане явище спостерігають в комах, котрі розвиваються із повним перетворенням, паразитичних організмів, прохідних риб, цикли розвитку котрих відбуваються з зміною хазяїв, земноводних т.п..

Функція розселення.

В багатьох тварин, котрі ведуть малорухомий або прикріплений спосіб існування, личинки (коралові поліпи, губки, вусоногі ракоподібні, двостулкові молюски, ланцетники, т.п.) мають здатність активно чи пасивно (з допомогою вітру, течій, інших організмів) розселюватись, забезпечуючи розповсюдження виду. Так, в двостулкових прісноводних молюсків (перлівниць і жабурниць) личинки розповсюджуються на великі відстані з допомогою риб, паразитуючи у їх покривах. Окремі види безхребетних тварин здатні пошироватися на фазі яйця. Так наприклад, стійкі до пересихання яйця рачків-щитнів й артемій, котрі живуть в тимчасових водоймах (калюжах і ін.), розповсюджуються вітром на десятки й навіть сотні кілометрів.

Зараження нових особин хазяїв забезпечують личинки паразитичних видів. Вони потрапляють в організм хазяїна різними шляхами (наприклад, через рот, із їжею чи водою, через шкіру, з допомогою кровосисних комах т.п.). Потім мігрують до певних тканин й органів, де їх розвиток завершується.

Всім організмам властивий ріст і розвиток.

Особливості росту й регенерації організмів

Ріст організмів - поступове збільшення їх маси та розмірів за рахунок переважання процесів пластичного обміну над енергетичним. Ріст є обмеженим та необмеженим. Обмежений ріст може бути в тих випадках, якщо особина, досягаючи певних розмірів, його припиняє, зазвичай із настанням статевої зрілості (переважна кількість членистоногих, птахи, круглі черви, ссавці т.п.). В разі необмеженого росту розміри й вага особин зростає протягом всього існування (більшість вищих рослин, багато-клітинних водоростей, грибів, стьожкових та кільчастих червів, молюсків, а також хрящових й кісткових риб, плазунів, окремі багатоніжки й ін.).

Залежно від будови покривів тіла, особливостей в індивідуальному розвитку і умов довкілля, ріст перебуває безперервним чи періодичним. За умов безперервного росту особина поступово весь час збільшується, поки не досягне певних розмірів чи не гине. Періодичний ріст здійснюється, якщо періоди збільшення їх розмірів чергуються із періодами зупинки росту. Так наприклад, круглі черви й членистоногі проростають лиш в момент линяння, якщо старі покриви скинуті, однак нові ще незатверділи. Ріст припиняється також в момент станів заціпеніння чи сплячки тварин або періоду спокою рослин. В тому числі, в рослин це здійснюється внаслідок впливу хімічних сполук, що перешкоджають поділу клітин чи гальмують обмін речовин.

Тип росту особин розташований виду визначається спадково й залежить від регуляційних механізмів організму, також дії факторів довкілля т.п.. В тварин ріст регулюють головним чином гормони й нейрогормони, в рослин - фітогормони. Пригадайте: брак чи надлишок гормону росту своєрідні спричинити карликовість чи гігантизм людини, а брак гормону щитоподібної залози - тироксину - своєрідні викликати іще важчі наслідки - кретинізм.

Безперервність життя видів забезпечують життєві цикли.

Життєвий цикл

Життєвий цикл - період між однаковими фазами у розвитку двох або більшої кількості послідовних поколінь.

Індивідуальний розвиток значної кількості одноклітинних організмів закінчується поділом чи брунькуванням клітини, тобто вони вмирають тільки від несприятливих впливів факторів навколишньго довкілля. Саме тому для них суть поняття «онтогенез» й «життєвий цикл» тотожні. В багатоклітинних організмів індивідуальний розвиток закінчується природною смертю. Своєрідні гамети, спори чи частини, призначені для їх вегетативного розмноження, не вмирають, а передають спадкову інформацію іншим організмам дочірнього покоління. Саме так, безперервність життєвого циклу здійснюють генеративні клітини чи групи вегетативних клітин. В той час, термін існування соматичних клітин, із котрих утворено усі органи й тканини організму, обмежений.

Так тривалість життєвого циклу у представників різноманітних груп організмів неоднакова. В бактерій й дріжджів проміжок між двома поділами клітини нерідко не перевищує 30-ти хвилин. В багатьох вищих рослин й хребетних тварин життєвий цикл закінчується через чимало років. Так наприклад, сосна пересічна розпочинає розмножуватись на 30-му чи 40-му році існування, риба білуга - на 12-му-18-му. Тривалі життєві цикли в окремих безхребетних тварин, наприклад, молюска тридакни, річкового рака т.п..

Розрізняють прості й складні життєві цикли.

Прості й складні життєві цикли

В момент простих життєвих циклів не здійснюється закономірної зміни різноманітних поколінь (так наприклад, статевого і нестатевого). Це життєві цикли значної кількості одноклітинних організмів членистоногих, кільчастих червів, молюсків чи хордових.

Складні життєві цикли відбуваються через чергування різноманітних поколінь, кожне із котрих відрізняєть¬ся від інших особливостями будови, плоїдністю, онтогенезу, способами розмноження т.п.. Так, в окремих бурих й червоних водоростей й вищих спорових рослин змінюються статеве, здебільшого гаплоїдне, і нестатеве, здебільшого диплоїдне, покоління. Котрі вищих рослин тільки у мохоподібних переважає статеве покоління, чи гаметофіт, а у інших - нестатеве, чи спорофіт (папоротеподібні, хвоще-подібні, голонасінні, плауноподібні, покритонасінні).

Складні життєві цикли, котрі супроводжуються зміною різноманітних поколінь, відомі для різноманітних груп тварин.

Так, в життєвому циклі багатьох одноклітинних тварин (форамініфери і споровики) й рослин (хламідомонада) й окремих багатоклітинних тварин спостерігають закономірне чергування поколінь, що розмножуються статевим і нестатевим шляхом.

Нестатеве і статеве покоління чергуються у життєвих циклах подібних паразитів людини й тварин, яким способом ехінокок і альвеокок. В даних стьожкових червів на стадії, що звуть фіною, шляхом нестатевого розмноження формуються нові зачаткові головки із органами прикріплення. Капсули альвеокока своєрідний відриватись від загальної маси та із кров'ю проникати у інші органи, це нагадує формування метастазів при онкологічних хворобах. За відсутності лікування все це в результаті веде до смерті хазяїна. При поїданні зараженого фінами м'яса тварин собаками чи вовками паразити прикріплюються до стінок їх кишечнику й перетворюються на статеве покоління, тобто невеликих (до кількох міліметрів довжиною) червів, котрі продукують велику кількість яєць. Яйця із послідом потрапляють назовні; тварини травоїдні заражаються в момент випасання. Людина здатний заразитись ехінококом і альвеококом, граючись із приблудними собаками, на шерсті котрих чимало яєць даних паразитів.

В плоских червів - сисунів, окремих членистоногих (дафній, попелиць т.п.) в життєвому циклі чергуються покоління, котрі розмножуються статево й шляхом партеногенезу. Так наприклад, поміж мілких рачків - дафній - трапляються самки, що впродовж ряду послідовних поколінь розмножуються партеногенетично, таким чином відкладаючи незапліднені яйця. Однак за несприятливих перремін умов довкілля (зниженні температури, браку їжі, підвищенні солоності води т.п.) із незапліднених яєць виходять уже особини обох статей. В самок даного покоління котрі яйця, розвиток котрих можливий лиш після запліднення. Запліднені яйця вміщують значні запаси поживних речовин, тобто, жовтка і укриті щільною оболонкою. Вони мають здатність переживати несприятливі умови у стані спокою. із настанням сприятливих умов з яєць виходить нове партеногенетичне покоління самок, та розпочинається наступний життєвий цикл.

Чергування статевих і партеногенетичних поколінь має досить важливе біологічне значення для істот, що живуть у мінливих умовах довкілля й нездатні переживати не сприятливі періоди у активному стані. Статеве розмноження забезпечує безперервність життя виду у мінливих умовах довкілля, партеногенез надає можливість повною мірою використовувати усі сприятливі періоди для досить швидкого нарощування чисельності популяції.

В життєвому циклі окремих тварин чергуються роздільностатеве й гермафродитне покоління. Так наприклад, в одного із видів круглих червів, як жаб'ячого рабдіаса - особини гермафродитного покоління паразитують у легенях жаб. Яйця, що відкладають дані особини, виводяться із хазяїна на-зовні. із них виходять личинки, із котрих розвиваються особини вільноживучого роздільностатевого покоління. Вони живуть в ґрунті і отримали вдвічі менші розміри порівняно із гермафродитними організмами. Личинки, котрі виходять із яєць, відкладених особинами роздільностатевого покоління, для власного подальшого розвитку мають потрапити у організм жаби. Де вони розвиваються у особин гермафродитного покоління.

Складні життєві цикли із чергуванням поколінь, що розмножуються різними способами (статевим й нестатевим, статевим й партеногенетично) забезпечують здатність окремого виду підтримувати чисельність популяції у різноманітних умовах довкілля.

Тривалість життєвого циклу визначають кількістю поколінь, що послідовно змінюють одне одного впродовж одного чи багатьох років.

Періоди постембріонального розвитку людини

Періодизація постембріонального розвитку людини враховує біологічні і соціальні особливості. Перші десять днів існування дитини - це період новонародженостї. 311-го дня існування і до одного року триває грудний період. Перший - третій роки існування - це період так званого раннього дитинства, від чотирьох до семи - це період першого дитинства. А період другого дитинства триває від 8 до 11 (в дівчаток) і 12 (в хлопчиків) років. Підлітковий період у дівчат триває від 12 до 15 років існування, хлопців - від 13 до 16. Від 16 до 20 (у дівчат) й від 17 до 21 (у юнаків) років існування триває юнацький період. Зрілий вік в жінок продо-вжується з 21 до 55 років існування, в чоловіків - з 22 до 60. Похилий вік триває з 56 років (у жінок) і 61 року (у чоловіків) до 74-го року існування. В 75 років розпочиняється старечий вік, котрий закінчується смертю. В людей похилого чи старечого віку спостерігають процеси старіння.

Гіпотези старіння

Старіння - це процес поступового порушення й втрати важливих функцій організму, в тому числі здатності до розмноження і регенерації. Вчені встановили, що старіння розпочиняється із змін в мітохондріях і поступово розповсюджується на увесь організм. В тому числі, зменшується ступінь його пристосованості до умов проживання, здатність протистояти різним хворобам, частіше з'являються травми (пригадайте, чому в людей похилого віку частіше бувають переломи кісток).

Виділяють хронологічне старіння, пов'язане із віком людини (в роках), й біологічне, викликане необоротними змінами клітин. Окрім того, старіння своєрідні бути фізіологічним (природним) й патологічним (передчасним).

Ще недавно старіння людини переважно пов'язували із впливом чинників оточуючого середовища. Сучасні наукові ці свідчать, що старіння - спадково запрограмований процес.

Процеси старіння залежать від активності генів: «ввімкнення» експресії одних й«вимкнення» інших. В тому числі, шведські дослідники встановили, що в результаті мутацій генів мітохондрій миші старіють в 3-5 разів швидше, аніж нормальні особини. Із активністю генів мітохондрій звязують серцево- судинні й інші захворювання, характерні людям похилого віку. Вимкненням активності інших генів вчені пояснюють також гальмування багатьох ферментативних реакцій й зниження інтенсивності біосинтезу білків.

Таким чином, процеси клітинного метаболізму із віком необоротно змінюються. В тому числі, стають активними такзвані гени старіння, що несуть інформацію щодо пригнічення біосинтезу білків, формування рибосом, порушення будови й функцій клітинних мембран. із віком відкладаються порушення механізмів поділу клітин, внаслідок чого зменшується здатність до регенерації, й функціонування генів, що відповідають за репарацію молекул ДНК.

Ще одна із гіпотез пов'язує старіння людини із укороченням теломер хромосом. Теломера (з грец. телос - це кінець і мерос - частина) - розміщена на кінці лінійної хромосоми ділянка ДНК, котра складається із крупного числа повторів нуклеотидних послідовностей і не несе інформації щодо білкові молекули. В момент інтерфази лінійна хромосома подвоюється неповністю - на кінцях поступово втрачаються ділянки повторів. Якщо б вони не являлись теломерами, це б спричинило втрату частини необхідної спадкової інформації. Коли лінійна хромосома подвоюється, вона втрачає малі ділянки ДНК (50-100 пар основ) на обох власних кінцях. В деяких клітинах (генеративних, стовбурових) дані ділянки теломер відновлюються з допомогою особливого ферменту, однак даний фермент неактивний в більшості клітин, й хромосоми зменшуються від поділу і до поділу. Теломери також допомагають правильному приєднанню ділянок хромосом в разі порушення їх структури (під дією, наприклад, іонізуючого випромінювання) в момент репарації ДНК.

Вчені виявили ген, що відповідає за довжину теломер. Виявлено, що в людей із певним алелем даного гена теломери вкорочені. Тому одні люди старіють швидше ніж інші.

Зменшення довжини теломер впродовж життя можуть викликати наркотичні речовини, алкоголь чи куріння тютюну, а також малорухомий спосіб життя т.п. Тому люди, що ведуть неправильний спосіб життя, вкорочують власний вік. До чинників, що подовжують життя, належать заняття спортом, тривале перебування на свіжому повітрі, раціональне харчування, відмова від шкідливих звичок, уникання стресових ситуацій тощо.

Процеси старіння досить різноманітні; зокрема, висунуто більше 300 гіпотез для їх пояснення. Передчасне старіння здебільшого запрограмоване спадково й відбувається на молекулярному чи клітинному й організмовому рівнях організації.

Геронтологія (з грец. геронтос - стара людина й логос - наука) вивчає причини й процеси старіння. Завдяки її здобуткам в недалекому майбутньому тривалість життя людини збільшиться.

1. Що за наука ембріонізація розвитку та яке її біологічне значення?

2. Вкажіть, які функції, потрібні для процвітання виду, здійснюють личинкові фази розвитку?

3. У чому полягають процеси росту?

4. Які види рос¬ту вам відомі?

5. Які життєві цикли називаються простими та складними?

6. Які різ¬новиди чергування поколінь відомі в складних життєвих циклах тварин і рослин?

- прочитати параграф,

- дати відповідь на запитання,

- інше.

За підручником Біологія 11 клас (Балан П.)