Типи розвитку тварин: прямий і непрямий
Прямий розвиток характерний для деяких кишковопорожнинних (гідри), малощетинкових червів, деяких ракоподібних (дафнії, річковий рак), павуків, деяких молюсків (прісноводні та наземні черевоногі, головоногі), хрящових риб, плазунів, птахів, ссавців.
Непрямий розвиток супроводжується значними змінами в будові організму, завдяки яким личинка перетворюється на дорослу особину. Личинка — фаза післязародкового розвитку багатьох безхребетних (більшість кишковопорожнинних, плоских, круглих і кільчастих червів, молюсків, комах, голкошкірі тощо) і деяких хребетних (ланцетники, кісткові риби, земноводні тощо) тварин, у яких запаси поживних речовин у яйці недостатні для завершення процесів формування органів та їхніх систем, притаманних дорослій особині.
Прямий тип розвитку цикади (Lyristes plebeja)
Непрямий розвиток відбувається в кілька послідовних етапів (фаз), на кожному з яких тварина характеризується певними особливостями будови та життєвих функцій. Наприклад, у процесі розвитку комах з неповним перетворенням виділяють фази яйця, личинки та дорослої комахи (клопи, бабки, таргани, прямокрилі, воші), а під час розвитку з повним перетворенням — яйця, личинки, лялечки та дорослої комахи (метелики, жуки, перетинчастокрилі, блохи тощо). При цьому особливе значення має фаза лялечки, на якій відбувається докорінна перебудова організму: за участі лізосом перетравлюється більшість внутрішніх органів личинки (травна, м’язова, видільна системи тощо), а з особливих зародкових клітин формуються тканини та органи дорослої комахи.
Непрямий тип розвитку мавританської козявки
Непрямий тип розвитку забезпечує кілька важливих біологічних функцій, які сприяють існуванню виду.
Живильна функція. На певній фазі розвитку тварина отримує найбільше поживних речовин, потрібних для завершення розвитку. У комах цю функцію здійснює личинка (так, гусінь метеликів за час свого розвитку може збільшувати масу тіла в 10 000 разів і більше). Дорослі комахи, як вам відомо, не ростуть і живляться тільки для підтримання обміну речовин чи розвитку статевих продуктів, а деякі не живляться взагалі, використовуючи запаси поживних речовин, накопичені личинкою (наприклад, одноденки, шовковичний шовкопряд, оводи).
Раціональне використання ресурсів. Різні фази розвитку часто розділені просторово, як за способом, так і об’єктами живлення. Так вдається уникнути надмірного зростання густоти популяції, що могло б призвести до виснаження ресурсів, необхідних для існування виду. Це явище спостерігають у комах, які розвиваються з повним перетворенням, прохідних риб, паразитичних організмів, цикл розвитку яких пов’язаний зі зміною хазяїв, земноводних тощо.
Функція розселення. Личинки багатьох тварин, які ведуть малорухомий чи прикріплений спосіб життя (губки, коралові поліпи, двостулкові молюски, ланцетники, вусоногі ракоподібні тощо), здатні активно чи пасивно (за допомогою течій, вітру, інших організмів) розселятись, забезпечуючи поширення виду.
Забезпечення зараження хазяїв. Личинки паразитичних видів потрапляють різними шляхами в організм хазяїна. Так, з їжею потрапляють в організм людини личинки котячого сисуна, ціп’яків, стьожака широкого, трихінели; з водою — печінкового сисуна; через шкіру — анкілостоми тощо. В організмі хазяїна вони мігрують до певних тканин чи органів, де завершується їхній розвиток.
§ 104. Постембріональний розвиток. Життєві цикли
Складний життєвий цикл комах з повним перетворенням потребує наявності стадії лялечки, на якій комахи є більш вразливими. Які переваги їх складного життєвого циклу компенсують цю незручність?
Постембріональний розвиток тварин
Постембріональний розвиток — період онтогенезу після народження або виходу із зародкових оболонок до настання статевої зрілості. У цей період відбуваються ріст і розвиток організму, диференціювання тканин і органів. Регуляція постембріонального розвитку здійснюється за допомогою гормонів. Суттєво впливати на розвиток можуть умови існування (температура середовища, наявність поживних речовин тощо).
Постембріональний розвиток тварин може бути прямим або супроводжуватися перетворенням — метаморфозом (мал. 104.1). За умови прямого розвитку новонароджені тварини мають усі основні риси організації дорослої особини й відрізняються меншими розмірами і недостатньо розвиненими статевими залозами. У цьому випадку постембріональний розвиток зводиться до росту й досягнення статевої зрілості.
У випадку розвитку з перетворенням з яйця виходить личинка, зазвичай влаштована набагато простіше за дорослий організм. Але вона має спеціальні личинкові органи, які відсутні в дорослому стані.
У багатьох комах личинка схожа на дорослу комаху; зміни в організації супроводжуються в основному поступовим розвитком крил. У цьому випадку говорять про розвиток з неповним перетворенням (мал. 104.2).
В інших комах личинка червоподібна і не схожа на імаго ні зовнішнім виглядом, ні внутрішньою будовою, ані способом живлення. Тому перехід від личинкової стадії до імаго здійснюється через стадію лялечки. У цьому випадку говорять про розвиток з повним перетворенням (мал. 104.3).
Життєвий цикл
Життєвий цикл — це період між однаковими фазами розвитку двох або більшої кількості послідовних поколінь. У багатоклітинних організмів індивідуальний розвиток завершується природною смертю. Безперервність життєвого циклу організмів забезпечують гамети (статеві клітини), які передають спадкову інформацію організмам дочірнього покоління.
Тривалість життєвого циклу в різних організмів може бути різною. Наприклад, у бактерій або дріжджів проміжок між двома поділами клітини часто не перевищує 30 хвилин, тоді як у багатьох вищих рослин і хребетних тварин він триває багато років. Так, сосна звичайна починає розмножуватися лише на 30—40-му, риба білуга — на 12—18-му роках життя.
Тривалі життєві цикли спостерігаються і в деяких безхребетних тварин. Наприклад, личинки одного з видів південноамериканських цикад розвиваються протягом 17 років.
Тривалість життєвого циклу залежить від кількості поколінь, які послідовно змінюють одне одного протягом одного року, або кількості років, протягом яких розвивається одне покоління.
Мал. 104.1. Розвиток амфібій зазвичай відбувається з метаморфозом
Мал. 104.2. Розвиток комахи з неповним перетворенням
Прості й складні життєві цикли
Розрізняють прості й складні життєві цикли. Простий життєвий цикл — це цикл, у якому всі покоління не відрізняються одне від одного. Прості життєві цикли характерні для гідри, річкового рака, павука-хрестовика, плазунів, птахів, ссавців.
Складні життєві цикли супроводжуються закономірним чергуванням різних поколінь або складними перетвореннями організму під час розвитку. Так, у деяких водоростей (бурих, червоних) чергується статеве покоління, переважно гаплоїдне, з нестатевим, переважно диплоїдним. Серед вищих рослин лише у мохоподібних переважає статеве покоління, тимчасом як в інших (папоротеподібні, хвощеподібні, плауноподібні, голонасінні, покритонасінні) — нестатеве.
У тварин складні життєві цикли теж не є рідкісними. Так, у життєвому циклі багатьох найпростіших (форамініфери, споровики) і кишковопорожнинних відбувається закономірне чергування поколінь, які розмножуються статевим і нестатевим способами.
Наприклад, нестатеве покоління медузи аурелії — поліпи — розмножується брунькуванням, утворюючи нові поліпи. За допомогою поперечного поділу поліпи дають початок особинам статевого покоління — медузам. Чоловічі й жіночі особини медуз розмножуються статевим способом. Із заплідненої яйцеклітини розвивається личинка, яка деякий час плаває за допомогою війок, а згодом осідає на дно і перетворюється на поліп.
В інших тварин (наприклад, у плоских червів — сисунів, у деяких членистоногих — попелиць, дафній) у життєвому циклі чергуються покоління, які розмножуються статевим способом і партеногенетично.
Чергування поколінь, які розмножуються статевим способом і партеногенетично, має важливе біологічне значення для тих організмів, які мешкають у мінливих умовах середовища і не можуть переживати несприятливі періоди в активному стані. Статеве розмноження забезпечує безперервність існування виду, а партеногенез дає змогу повною мірою використовувати сприятливі періоди для швидкого зростання чисельності виду.
Чергування поколінь, які розмножуються різними способами (статевим і нестатевим, статевим і партеногенетично), збільшує мінливість, яка забезпечує здатність виду жити в різних умовах середовища й швидко реагувати на їхні зміни.
Мал. 104.3. Розвиток комахи з повним перетворенням
Ключова ідея
Постембріональний розвиток живих організмів може бути прямим або проходити з метаморфозом. Він є складовою життєвого циклу організму. Залежно від особливостей будови представників різних поколінь життєві цикли можуть бути складними й простими.
Запитання та завдання
1. Складіть перелік з трьох-п’яти видів організмів вашої місцевості, для яких є властивими прямий і непрямий розвиток. 2. Навіщо потрібен метаморфоз? 3. Які переваги й недоліки порівняно з простим життєвим циклом має складний цикл?
Типи розвитку тварин: прямий і непрямий
Прямий розвиток характерний для деяких кишковопорожнинних (гідри), малощетинкових червів, деяких ракоподібних (дафнії, річковий рак), павуків, деяких молюсків (прісноводні та наземні черевоногі, головоногі), хрящових риб, плазунів, птахів, ссавців.
Непрямий розвиток супроводжується значними змінами в будові організму, завдяки яким личинка перетворюється на дорослу особину. Личинка — фаза післязародкового розвитку багатьох безхребетних (більшість кишковопорожнинних, плоских, круглих і кільчастих червів, молюсків, комах, голкошкірі тощо) і деяких хребетних (ланцетники, кісткові риби, земноводні тощо) тварин, у яких запаси поживних речовин у яйці недостатні для завершення процесів формування органів та їхніх систем, притаманних дорослій особині.
Прямий тип розвитку цикади (Lyristes plebeja)
Непрямий розвиток відбувається в кілька послідовних етапів (фаз), на кожному з яких тварина характеризується певними особливостями будови та життєвих функцій. Наприклад, у процесі розвитку комах з неповним перетворенням виділяють фази яйця, личинки та дорослої комахи (клопи, бабки, таргани, прямокрилі, воші), а під час розвитку з повним перетворенням — яйця, личинки, лялечки та дорослої комахи (метелики, жуки, перетинчастокрилі, блохи тощо). При цьому особливе значення має фаза лялечки, на якій відбувається докорінна перебудова організму: за участі лізосом перетравлюється більшість внутрішніх органів личинки (травна, м’язова, видільна системи тощо), а з особливих зародкових клітин формуються тканини та органи дорослої комахи.
Непрямий тип розвитку мавританської козявки
Непрямий тип розвитку забезпечує кілька важливих біологічних функцій, які сприяють існуванню виду.
Живильна функція. На певній фазі розвитку тварина отримує найбільше поживних речовин, потрібних для завершення розвитку. У комах цю функцію здійснює личинка (так, гусінь метеликів за час свого розвитку може збільшувати масу тіла в 10 000 разів і більше). Дорослі комахи, як вам відомо, не ростуть і живляться тільки для підтримання обміну речовин чи розвитку статевих продуктів, а деякі не живляться взагалі, використовуючи запаси поживних речовин, накопичені личинкою (наприклад, одноденки, шовковичний шовкопряд, оводи).
Раціональне використання ресурсів. Різні фази розвитку часто розділені просторово, як за способом, так і об’єктами живлення. Так вдається уникнути надмірного зростання густоти популяції, що могло б призвести до виснаження ресурсів, необхідних для існування виду. Це явище спостерігають у комах, які розвиваються з повним перетворенням, прохідних риб, паразитичних організмів, цикл розвитку яких пов’язаний зі зміною хазяїв, земноводних тощо.
Функція розселення. Личинки багатьох тварин, які ведуть малорухомий чи прикріплений спосіб життя (губки, коралові поліпи, двостулкові молюски, ланцетники, вусоногі ракоподібні тощо), здатні активно чи пасивно (за допомогою течій, вітру, інших організмів) розселятись, забезпечуючи поширення виду.
Забезпечення зараження хазяїв. Личинки паразитичних видів потрапляють різними шляхами в організм хазяїна. Так, з їжею потрапляють в організм людини личинки котячого сисуна, ціп’яків, стьожака широкого, трихінели; з водою — печінкового сисуна; через шкіру — анкілостоми тощо. В організмі хазяїна вони мігрують до певних тканин чи органів, де завершується їхній розвиток.