Рассмотрите рисунки 131-135. Каким образом растут изображенные на рисунках организмы? С какими процессами связан их рост и развитие?
Рис. 131. Опыт, доказывающий верхушечный рост корня. Метки, нанесенные на одинаковом расстоянии раздвигаются на верхушке корня, в которой расположена зона деления и зона растяжения
Рост организма определяется как увеличение его величины и массы. У одноклеточных организмов рост ограничен соотношением площади поверхности и объема клетки. У многоклеточных организмов рост начинается с одной клетки, от которой в процессе индивидуального развития - онтогенеза - образуются другие клетки, ткани и органы.
Рости развитие многоклеточных растений. В основе роста многоклеточных растений лежит деление клеток с последующим увеличением их размеров. У низших растений (водорослей) все клетки способны делиться. Их рост происходит равномерно во всех направлениях. У высших растений к делению способны только клетки образовательной ткани. Поэтому они растут отдельными участками органов (точками роста), в которых эта ткань расположена.
Рост растения в длину может быть верхушечным и вставочным. Например, корень и побег растут благодаря делению клеток верхушечной образовательной ткани, расположенной в зоне деления (рис. 131). У пшеницы, кукурузы, бамбука такая ткань отсутствует. Их рост происходит путем вытягивания междоузлий, в которых находится вставочная образовательная ткань. В толщину растение растет в результате деления клеток боковых образовательных тканей. Например, в корнях и стеблях многолетних древесных растений хорошо выражен камбий, (от позднелат. cambium - обмен, смена), от деления клеток которого образуются клетки луба и древесины (рис. 132).
Большинство вегетативных органов растений обладают неограниченным ростом, т.е. растут в течение всей жизни. Другая особенность роста растений - его ритмичность, т.е. чередование процессов интенсивного и замедленного роста. Так, деятельность клеток образовательной ткани замедляется к осени, а весной деление возобновляется.
Рис. 132. Поперечный срез стебля дерева: 1 — кора; 2 — луб; 3 — камбий; 4 — древесина
В индивидуальном развитии (онтогенезе) растения выделяют несколько периодов. Рассмотрим их на примере цветкового растения (рис. 133). Первый период - зародышевый, начинается с образования зиготы и продолжается до прорастания семени. Второй период - от прорастания до цветения — называют вегетативным, так как в развитии растения преобладают процессы роста вегетативных органов. Третий период - генеративный, или период зрелости: растение цветет, образует и распространяет семена и плоды. В четвертом (заключительном) периоде онтогенеза растения преобладают процессы отмирания органов - это период старости. Завершается этот период смертью растения.
Рост и развитие многоклеточных животных и человека. По характеру роста всех многоклеточных животных можно разделить на две группы - с неограниченным ростом и ограниченным. Животные с неограниченным ростом (моллюски, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся), как и растения, растут в течение всей жизни. Животные с ограниченным ростом (насекомые, птицы, млекопитающие) растут на определенном этапе своего развития. На рост животных влияют обеспеченность пищей, температура, влажность воздуха (для наземных животных), соленость воды (для водных животных) и другие условия окружающей среды. Регуляция роста осуществляется с помощью гормонов.
Рис. 133. Стадии развития цветкового растения
Индивидуальное развитие (онтогенез) животных и человека подразделяется на два периода - зародышевый и послезародышевый. Зародышевый период длится от момента образования зиготы до выхода зародыша из яйца или рождения и протекает в несколько этапов (рис. 134). Оплодотворенное яйцо многократно делится митозом - происходит дробление. Оно заканчивается образованием бластулы (от греч. blastys - зачаток) — зародышевого пузырька с одним слоем клеток и полостью внутри. После бластулы наступает стадия гаструлы (от греч. gaster- желудок). Она представляет собой двухслойный зародыш, образование которого начинается с впячивания нижней стенки бластулы внутрь полости. В результате формируются два зародышевых листка: наружный - эктодерма и внутренний - энтодерма.
На стадии гаструлы заканчивается развитие у низших животных (например, у гидры). У более высокоорганизованных происходит образование третьего зародышевого листка - мезодермы. Последующее развитие зародыша связано с формированием из зародышевых листков органов будущего организма - поэтому эта стадия называется органогенезом.
Рис. 134. Стадии зародышевого развития хордового животного (ланцетника): 1 — дробление; 2 — бластула; 3 — гаструла; 4 - органогенез
Из эктодермы развиваются эпидермис кожи и ее производные (ногти, волосы), а также нервная система и органы чувств. Из энтодермы образуются слизистый и железистый эпителии, органы пищеварения и дыхания. Из мезодермы формируются мышечная и соединительная ткань животных, из которых у большинства хордовых образуется хрящевой или костный скелет, мышцы, кровеносные сосуды, сердце, почки и органы половой системы.
В послезародышевом периоде развития животных выделяют стадии молодости, зрелости и старости, которая заканчивается смертью.
Развитие после рождения или выхода из яйцевых оболочек у животных может быть прямым и непрямым. Прямое развитие происходит без превращения. Родившийся организм имеет сходство с взрослой особью и отличается от нее только величиной, пропорциями тела и недоразвитием некоторых органов. Такое развитие происходит у рыб, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. При непрямом развитии, т.е. развитии с превращением, или метаморфозом (от греч. metamorphosis - превращение), из яйца выходит личинка, непохожая на взрослую особь, как по внешним признакам, так и по образу жизни (рис. 135). Непрямое развитие характерно для насекомых и земноводных.
Рис. 135. Послезародышевое непрямое развитие бабочки: 1 - яйцо; 2 - личинка (гусеница); 3 — куколка; 4 — взрослое насекомое
Жизненные циклы организмов. Совокупность всех стадий развития, от одного поколения до другого, называют жизненным циклом организма. Различают простые и сложные жизненные циклы.
Простые жизненные циклы характерны для одноклеточных организмов, рыб, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Например, одноклеточная водоросль хламидомонада в определенный период своей жизни образует гаметы. После их слияния формируется зигота, из которой в результате мейоза развиваются споры, дающие начало новому поколению (рис. 136, 1). У большинства позвоночных животных гаметы созревают в половых органах в результате мейоза. Затем, сливаясь, они образуют зиготу - начальную стадию развития нового организма.
Сложные жизненные циклы характеризуются чередованием бесполого и полового поколений (у растений), наличием личиночных стадий (у животных).
Рис. 136. Жизненные циклы организмов: 1 — простой (хламидамонада); 2 — сложный (мох кукушкин лён)
Например, у мхов в жизненном цикле преобладает половое поколение - гаметофит, образующий половые клетки (рис. 136, 2), а у папоротников, плаунов, хвощей, голосеменных и покрытосеменных растений - бесполое поколение, или спорофит.
Рост: неограниченный, ограниченный: камбий, онтогенез (индивидуальное развитие); периоды развития животных: зародышевый (дробление, бластула, гаструла, органогенез), послезародышевый; метаморфоз; зародышевые листки: эктодерма, мезодерма, энтодерма; жизненный цикл организма: простой, сложный.
1. Что такое рост организма? Какие процессы лежат в его основе? 2. Каким образом происходит рост органов растения? 3. Какие периоды выделяют в индивидуальном развитии цветкового растения? 4. Как осуществляется рост у многоклеточных животных? о. Из каких стадий состоит зародышевый период развития позвоночных животных? Охарактеризуйте каждую из стадий. 6. Чем прямое послезародышевое развитие животных отличается от непрямого? Приведите примеры организмов с прямым и непрямым развитием. 7. Что такое жизненный цикл? В чем отличие простого жизненного цикла от сложного? Используя рис. 136, расскажите о жизненных циклах водоросли и мха.