что такое развитие с метаморфозом
Биология. 10 класс
§ 34. Постэмбриональное развитие организмов
*Типы постэмбрионального развития организмов
В предыдущем параграфе вы познакомились с процессами, протекающими на этапе эмбрионального развития животных, который завершается формированием зародыша. Далее сформировавшийся зародыш выходит из яйца или тела матери в окружающую среду, где продолжает свое развитие.
Период развития организма с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек до гибели называется постэмбриональным развитием. Различают два типа постэмбрионального развития: прямое и непрямое (с превращением, или метаморфозом).
Прямое развитие характерно для животных, у которых яйцеклетки богаты желтком или зародыш развивается в организме матери, получает от него необходимые питательные вещества. Такой тип развития наблюдается у птиц и млекопитающих. Рождающийся детеныш имеет все органы взрослого организма, но отличается от него меньшими размерами. Дальнейшее его развитие сводится к росту и половому созреванию.
У птиц и млекопитающих сильно развита забота о потомстве. Детеныш, как правило, ведет такой же образ жизни, питается такими же видами корма, что и родители. Именно родители в ходе жизни обучают детеныша всему, что позволит ему максимально приспособиться к условиям среды и занять свою экологическую нишу в природе. Можно привести ряд примеров, подтверждающих это: хищники учат детенышей охотиться, птицы — птенцов летать.
Млекопитающие в наибольшей степени способны проявлять заботу о потомстве, выкармливать детенышей молоком, обучать и воспитывать. Например, кенгуренок, будучи умелым бегуном и прыгуном, при малейшей опасности прячется в сумку матери. У медведей, слонов, волков, как правило, если детеныш лишается родителя, то его заменяют сородичи. У крупных млекопитающих малочисленное потомство, поэтому им очень важно сохранить его и вырастить. А вот самки земноводных, рыб, червей, насекомых могут откладывать тысячи икринок или яиц. Поэтому у них нет особой необходимости заботиться о потомстве. Из большого количества потенциальных потомков всегда останется в выживших достаточно многочисленное потомство.
У позвоночных животных различают два типа прямого развития: яйцекладный и внутриутробный. При яйцекладном типе зародыш развивается внутри яйца, имеющего большой запас желтка (хрящевые рыбы, пресмыкающиеся, птицы). При внутриутробном типе все жизненные функции зародыша обеспечиваются через специальный орган — плаценту за счет материнского организма (плацентарные млекопитающие и человек). Завершается этот тип развития процессом деторождения.
Среди беспозвоночных прямое развитие наблюдается у кольчатых червей, брюхоногих и головоногих моллюсков, паукообразных и некоторых ракообразных (например, дафния, речной рак).
Преимущества прямого развития организмов: 1) формирование взрослой особи обычно проходит за более короткий промежуток времени; 2) не происходит существенной перестройки организма, соответственно, требуется сравнительно меньше энергии и питательных веществ.
Недостатки прямого развития организмов: 1) для осуществления эмбрионального развития требуется запасание большого количества питательных веществ (желтка) в яйцеклетках либо внутриутробное вынашивание потомства; 2) в случае перенаселения обостряется внутривидовая конкуренция между молодыми и взрослыми особями, поскольку они обитают в одинаковых условиях и используют общие источники пищи.
Непрямое развитие, или развитие с метаморфозом, характерно для животных, у которых яйцеклетки бедны желтком. После оплодотворения в зиготе недостаточно питательных веществ для формирования у зародыша всех органов взрослой особи. Поэтому из яйца выходит личинка, имеющая более простое строение, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка — организм, приспособленный к активному передвижению, питанию, росту и развитию, но не способный размножаться (за редким исключением). На стадии личинки организм растет и развивается не за счет запасных питательных веществ яйца, запас которых невелик, а за счет самостоятельного питания. Со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным, т. е. происходит превращение (метаморфоз).
Метаморфоз представляет собой глубокие преобразования в строении личинки, в результате которых она превращается во взрослый организм. В зависимости от характера этих преобразований у животных различают два типа метаморфоза:
а) неполный метаморфоз, когда развитие животного включает три стадии:
яйцо → личинка → взрослая особь;
б) полный метаморфоз, когда в развитии организма присутствует стадия куколки:
яйцо → личинка → куколка → взрослая особь.
Рассмотрим более подробно их особенности. С неполным метаморфозом развиваются некоторые отряды насекомых (стрекозы, прямокрылые, равнокрылые, полужесткокрылые), двустворчатые моллюски, плоские (кроме ресничных) и круглые черви, некоторые ракообразные, костные рыбы, земноводные. Личиночная стадия может быть не похожа на взрослую особь, как внутренним строением, так и внешним видом.
Часто личинка отличается от взрослой особи не только по строению, но и по образу жизни, способу питания, среде обитания.
Например, у земноводных личинка (головастик) имеет жабры, боковую линию, двухкамерное сердце, один круг кровообращения, хорошо развитый хвост. Тогда как взрослые особи дышат покровами тела и легкими, имеют трехкамерное сердце, два круга кровообращения, две пары конечностей и большинство не имеют хвоста. Головастики обитают только в водной среде, кормятся растениями, а взрослые лягушки — хищники и кормятся насекомыми, среда их жизни двойная (наземная и водная).
При неполном метаморфозе замена личиночных органов на органы взрослой особи происходит постепенно, без прекращения активного питания и передвижения личинки. У некоторых видов (членистоногие) развитие сопровождается линьками.
Полный метаморфоз дополнительно включает стадию куколки, в которой личинка превращается во взрослое животное. Такое развитие характерно только для некоторых отрядов насекомых (жесткокрылые, чешуекрылые, перепончатокрылые, двукрылые). Личинка у них червеобразной формы. У чешуекрылых она называется гусеницей и имеет очень простое строение. Ротовой аппарат у гусениц в отличие от взрослых бабочек всегда грызущий. Подавляющее большинство гусениц кормятся листьями. Когда гусеницы достигают больших размеров, они превращается в куколку. В стадии покоящейся куколки личиночные органы подвергаются распаду, после чего клеточный материал и накопленные питательные вещества используются для формирования органов взрослого насекомого.
У многих видов насекомых личиночная стадия самая продолжительная, а взрослая (имаго) — короткая и служит исключительно для размножения.
У бабочек шелкопряда взрослые особи не имеют ротового аппарата, поэтому не могут кормиться. Личинки должны накопить достаточно питательных веществ, чтобы бабочки смогли спариваться и откладывать яйца. Действительно, большинство самок бабочек шелкопряда после выхода из куколки летают только один раз, чтобы отложить яйца. Затем они погибают.
Значение метаморфоза для развития многих видов животных очень велико. Во-первых, личинки самостоятельно накапливают материал для формирования постоянных органов, свойственных взрослым особям. Во-вторых, разные среды обитания, характер питания, образ жизни у личиночной стадии и взрослого организма значительно снижают внутривидовую конкуренцию. Это способствует сохранению численности видов, так как отсутствует конкуренция за пищу, за места обитания и условия существования. В-третьих, активно передвигающаяся личинка малоподвижных или прикрепленных животных (двустворчатые моллюски, коралловые полипы, паразитические черви) способствует расселению вида и расширению его ареала. Следовательно, непрямой тип развития дает организму значительные преимущества в борьбе за существование.
К недостаткам непрямого развития организмов можно отнести: 1) развитие во взрослую особь обычно занимает длительный промежуток времени; 2) для осуществления метаморфоза требуется много энергии и пищи.
Повторим главное. Постэмбриональное развитие — период жизни организма с момента выхода в окружающую среду до гибели. Различают два типа постэмбрионального развития: прямое и непрямое (с превращением, или метаморфозом). Прямое развитие у позвоночных может быть яйцекладного (хрящевые рыбы, пресмыкающиеся, птицы) или внутриутробного (плацентарные млекопитающие) типа. Непрямое развитие включает стадию личинки и может протекать с неполным или полным метаморфозом. При неполном метаморфозе личинка превращается во взрослый организм:
яйцо → личинка → взрослая особь.
При полном метаморфозе личинка превращается в куколку:
Превращение (метаморфоз) насекомых
Превращение (метаморфоз) насекомого – это совокупность изменений, происходящих с ним в постэмбриональный период с момента выхода из яйца и до достижения половозрелого состояния.
Содержание:
Типы метаморфоза
Выделяют два основных типа метаморфоза:
Превращение насекомых
1 – полное превращение у жука-носорога:
1 а – личинка; 1 б – куколка; 1 в – имаго
2 – неполное превращение у кузнечика Pholidoptera griseoaptera:
2а – личинка; 2б – имаго
Видоизменения типов метаморфоза
Далеко не у всех насекомых развитие проходит только по одному из перечисленных типов; в результате воздействия многих факторов жизненный цикл этих организмов может протекать с определенными видоизменениями.
В частности, встречается неполное упрощенное превращение (гипоморфоз), неполное усложненное превращение (гиперморфоз) и усложненное полное превращение (гиперметаморфоз). [1] [2]
Гипоморфоз
Характерен высшим насекомым, развивающимся путем неполного превращения и утратившим в процессе эволюции крылья (вши, ряд прямокрылых, пухоеды, некоторые равнокрылые). Из-за того, что у них нет крыльев, личинки лишь в минимальной степени разнятся по виду со взрослыми особями. [1]
Гиперморфоз
Наблюдается у самцов кокцид, трипсов, алейродид. Это видоизменение отличается тем, что в стадии личинки появляется покоящаяся, малоподвижная фаза, которую также называют нимфой, или ложнокуколкой. Она имеет зачатки крыльев и напоминает по внешнему строению имаго. [1]
Гиперметаморфоз
Обнаружен у мух жужжал, веерокрылых, некоторых сетчатокрылых (мантисп). Данная форма развития сопровождается появлением в жизненном цикле насекомых личинок и/или куколок нескольких типов. Известный пример – жук нарывник, у которого из яйца выходит подвижная камподеовидная личинка – триунгулин. Она прекрасно приспособлена к пассивному (на теле летающих насекомых) и активному перемещению, и в ее задачу входит расселение вида. На определенном этапе триунгулин линяет и преобразуется в малоподвижную личинку червеобразного вида. [1]
Бессяжковые, схема превращения (анаморфоз)
1 – личинка; 2 – имаго
Помимо перечисленных видоизменений, выделяют «неполноценные» формы превращений насекомых, присущие примитивным первичнобескрылым. К ним относятся анаморфоз и протоморфоз.
Анаморфоз
Характеризуется постепенным увеличением количества члеников на брюшке личинок в процессе смены возрастов (с каждой последующей линькой), наблюдается у представителей редкого отряда Бессяжковых, этот признак сближает их с многоножками. [4] (фото)
Протоморфоз
Данная разновидность также носит название первичного превращения, при этой форме развития наблюдается линька взрослого насекомого, при этом, имаго и личинка похожи друг на друга, но у личинки тело не подразделяется на грудь и брюшко. Посредством протоморфоза развиваются подуры, двухвостки, щетинохвостки, некоторые поденки. [1] [4]
Видео демонстрирует выход бабочки Монарха из кокона
Внутренние изменения насекомых при превращениях
По мере прохождения насекомыми определенных стадий метаморфоза они иногда более, иногда менее заметно меняют свой облик. Тем не менее, происходящие с ними изменения являются не только внешними, но и внутренними. [1]
Процессы метаморфоза протекают, главным образом, под контролем органов эндокринной системы. Как можно было бы предположить, наиболее явные изменения происходят у насекомых с полным превращением, переживающих более заметные преобразования, так как при неполном метаморфозе органы взрослеющей личинки перестраиваются не очень сильно. [1]
В отличие от частичного метаморфоза, полный протекает со значительными изменениями строения тела; это наблюдается по мере всего развития, но особенно масштабно происходит на конечных этапах превращений. При переходе в стадию имаго имеет место глубокая, практически полная перестройка организма под воздействием двух происходящих параллельно процессов – гистолиза и гистогенеза. [1]
Гистолиз
Гистогенез
Возможно, читателям будет интересно, что примерно аналогичные процессы происходят также в организме высших животных и человека, несмотря на то, что переход ко взрослому состоянию у нас не сопровождается четким разделением на стадии. Например, классическим примером гистолиза у человека (этот процесс протекает под действием клеточных органелл лизосом) является возвращение увеличенной матки после родов к обычным размерам, а своеобразной формой гистогенеза можно назвать смену молочных зубов коренными и увеличение их количества до 32-х. [3]
МЕТАМОРФОЗ
Полезное
Смотреть что такое «МЕТАМОРФОЗ» в других словарях:
метаморфоз — метаморфоз … Орфографический словарь-справочник
метаморфоз — а, м., МЕТАМОРФОЗА ы, ж. métamorphose f. <, лат., гр. metamorphosis превращение. Превращение, переход из одной формы в другую, сопровождающийся приобретением нового внешнего вида или функции. БАС 1. История слова должна воспроизводить все… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
метаморфоз — метаморфоз, м. и метаморфоза, ж. В научной речи «видоизменение, переход в другую форму развития» метаморфоз. Метаморфоз гусеницы в бабочку. Метаморфоз горных пород. В знач. «полная, совершенная перемена, изменение» метаморфоза. С ним произошла… … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке
МЕТАМОРФОЗ — МЕТАМОРФОЗ, глубокое преобразование формы или структуры в течение развития различных организмов, в процессе которого личинка превращается во взрослую особь, например, превращение гусеницы в бабочку или головастика в лягушку. Иногда это… … Научно-технический энциклопедический словарь
МЕТАМОРФОЗ — МЕТАМОРФОЗ, метаморфоза, муж. (научн.). То же, что метаморфоза в 1 знач. Метаморфоз насекомых. Метаморфоз товара (последовательные изменения общественной формы товара в процессе товарообмена, в процессе передвижения товара из рук производителей в … Толковый словарь Ушакова
МЕТАМОРФОЗ — (греч. metamorphosis). В зоол. обознач. ряд изменений, которым подвергаются по выходе из яйца животные, оставляющие яйцевые оболочки в стадии, резко отличающейся от взрослого животного. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.… … Словарь иностранных слов русского языка
метаморфоз — у растений: 1 колючки побегового происхождения у боярышника; 2 филлокладии (стеблевой метаморфоз у иглицы); 3 разные фазы (а, б, в) метаморфоза соцветия в усики у винограда; 4 клубни корневого происхождения у георгины … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
МЕТАМОРФОЗ — (отгреч. meta ^после и тпог phe наружность, форма, вид), смена внешнего вида и строения животного в послезародышевом развитии до достижения им половозрелого состояния; называется иначе превращением или непрямым развитием (метаболия). У животных с … Большая медицинская энциклопедия
МЕТАМОРФОЗ — (от греческого metamorphosis превращение), 1) у животных глубокие преобразования строения организма в ходе превращения личинки во взрослую особь (например, у насекомых, земноводных, некоторых рыб). 2) У растений преобразования основных органов… … Современная энциклопедия
МЕТАМОРФОЗ — (от греч. metamorphosis превращение) 1) у растений видоизменения основных органов (корня, стебля, листа, цветка) в связи с изменением функции.2) У животных глубокое преобразование организма в период постэмбрионального развития (напр., превращение … Большой Энциклопедический словарь
Постэмбриональное развитие животных. Развитие прямое и метаморфоз. Рост и регенерация
Постэмбриональное развитие животных. Развитие прямое и метаморфоз. Рост и регенерация
Постэмбриональное (послезародышевое) развитие животных
Период у животных от рождения (выхода из оболочек) до времени, когда организм становится способен к размножению, называется постэмбриональным (послезародышевым) развитием. В этот период происходит рост организма, формирование некоторых органов, в частности половых. Различают прямое и непрямое развитие.
Развитие прямое
Развитие прямое, если родившееся животное напоминает взрослое. Характерно для некоторых кишечнополостных, реснитчатых, малощетинковых червей, ракообразных, паукообразных, моллюсков, хрящевых рыб, пресмыкающих, птиц, млекопитающих. Происходит вследствие эмбрионизации – явления, когда эмбриональный период более продолжителен благодаря запасанию питательных веществ яйца (пресмыкающиеся, птицы) или питанию эмбриона запасами, ресурсами материнского организма (некоторые хрящевые рыбы, все плацентарные млекопитающие). Появляющееся на свет животное находится на высшей ступени развития, менее восприимчиво к действию факторов среды обитания. У некоторых животных (скорпионы, акулы, некоторые сумчатые, все плацентарные млекопитающие) зародышевая оболочка срастается с оболочкой расширенной части яйцеводов (матки). Это позволяет зародышу получать через кровь матери питательные вещества, кислород, выводить продукты метаболизма, углекислый газ. Процесс появления такого зародыша называется настоящим живорождением.
Зародыш может развиваться за счет питательных веществ яйца внутри материнского организма и освобождается от яйцевых оболочек в половых ходах матери. Такое явление называется яйцеживорождением. Наблюдается у некоторых ящериц, змей, некоторых насекомых, живородящих рыбок и др.
Яйцерождение – это явление развития зародыша в яйце вне материнского организма и выхода из него в окружающую среду. Характерно для членистоногих, кишечнополостных, большинства пресмыкающих, всех птиц, первозверей и т. п.
Развитие непрямое или метаморфоз
Развитие непрямое или метаморфоз (от греч. метаморфозис – преобразование). Вследствие косвенного развития личинка, благодаря глубоким изменениям структур организма, превращается во взрослую особь. Характерно для многих кишечнополостных, плоских, круглых, кольчатых червей, насекомых, многоножек, клещей, большинства моллюсков, иглокожих, ланцетников, костных рыб, земноводных. Проходит в несколько фаз. В зависимости от фаз различают у насекомых полное превращение (мотыльки, жуки, поперечнокрылые и др.) и неполное (тараканы, клопы, бабки, прямокрылые и т. п.).
Фазы неполного метаморфоза
Яйцо – личинка – взрослая особь.
Фазы полного метаморфоза
Яйцо – личинка – куколка – взрослая особь. На фазе куколки происходят коренные изменения организации, изменяется полностью строение, питание.
При непрямом развитии наблюдается эмбрионизация (у насекомых с неполным преобразованием) и яйцеживорождение (некоторые насекомые, клещи, некоторые круглые черви и т. п.).
Биологические функции, обеспечивающие непрямое развитие
1) питательная – есть определенная питательная фаза развития (личинка у насекомых), взрослые насекомые не растут, могут не есть вообще, основная их функция – размножение;
2) расселительная – личинки часто малоподвижны или прикреплены, расселяются активно или пассивно, с помощью течений, ветра, организмов и т. п., способствуя тем самым расселению видов;
3) рациональное использование ресурсов – разные фазы разделены пространственно, трофически и не смешиваются, предотвращают таким образом, чрезмерную плотность популяции, истощение питательных ресурсов;
4) обеспечение заражения хозяев паразитами – паразиты могут иметь несколько промежуточных хозяев, заражение на разных стадиях происходит разными путями (с пищей, через кожу, переносчиками), все это увеличивает возможность встретиться паразиту с хозяевами.
Рост осуществляется на протяжении индивидуального развития организма. Контролируется у животных гормонами и нейрогормонами, у растений – фитогормонами. Рост – это постепенное увеличение размеров, массы организмов.
При этом процессы пластического обмена преобладают над процессами энергетическими.
Различают рост периодический, ограниченный и неограниченный.
Ограниченный рост
Ограниченный рост – это рост, когда, достигая определенных размеров, особь его прекращает. Чаще наблюдается у животных. Характерен для одноклеточных, круглых червей, членистоногих, птиц, млекопитающих и др.
Неограниченный рост
Неограниченный рост – это увеличение размеров, массы на протяжении всей жизни организма. Характерен для грибов, многоклеточных водорослей, большинства высших растений, ленточных червей, кольчатых, моллюсков, хрящевых рыб, костных рыб, пресмыкающих и т. п.
Периодический рост
Периодический рост – периоды роста чередуются с периодами его прекращения. Наблюдается у организмов (животных), для которых характерна линька. Они растут в периоды, когда сбрасывают свои покровы, до образования новых (членистоногие, пресмыкающие и т. п.).
Регенерация
Важным свойством организмов является способность к регенерации. Регенерация (от лат. regeneratio – возрождение, восстановление) – это процесс восстановления организмами поврежденных, утраченных участков тела. Возможно воспроизведение из определенной части организма в целом. Чем выше уровень организации, тем меньше способность к регенерации. У беспозвоночных животных от маленькой частицы тела может восстановиться целый организм (кишечнополостные, плоские черви, кольчатые и др.). Среди позвоночных регенерация частей тела может наблюдаться только у пресмыкающих. Благодаря регенерации происходят постоянная замена тканей, клеток, вегетативное размножение.
Метаморфоз
Метаморфо́з (от др.-греч. μεταμόρφωσις — «превращение», у животных называется также метаболи́ей) — глубокое преобразование строения организма (или отдельных его органов), происходящее в ходе индивидуального развития (онтогенеза). Метаморфоз у растений и животных существенно различается.
Содержание
Метаморфоз у растений
Выражается в видоизменениях основных органов, происходящих в онтогенезе и связанных со сменой выполняемых ими функций или условий функционирования. Истинный метаморфоз — превращение одного органа в другой с полной сменой формы и функции, происходит у многих травянистых растений (постепенное отмирание надземного побега и переход в корневище, луковицу, клубнелуковицу на время неблагоприятного периода). В большинстве же случаев метаморфозу подвергаются не дифференцированные органы взрослого растения, а их зачатки, например, при превращении части побегов и листьев в колючки, усики. Детерминация зачатка органа, определяющая его окончательный облик и происходящая на разных этапах его развития, связана с накоплением определенных физиологически активных веществ и зависит от внешних и внутренних факторов.
Метаморфоз у животных
В отличие от растений, у животных при метаморфозе изменению подвергается всё строение организма. Метаморфоз свойственен большинству групп беспозвоночных и некоторым позвоночным — миногам, ряду рыб, земноводным. Обычно метаморфоз связан с резкой сменой образа жизни животного в онтогенезе, например, с переходом от свободноплавающего к прикрепленному образу жизни, от водного — к наземному и т. д. В жизненном цикле животных, развивающихся с метаморфозом, бывает хотя бы одна личиночная стадия, существенно отличающаяся от взрослого животного. У таких животных разные стадии онтогенеза выполняют разные жизненные функции, способствующие сохранению и процветанию вида (например, на личиночной стадии происходит расселение, а на взрослой — питание и рост). Регуляция метаморфоза у животных осуществляется гормонами.
Метаморфоз у беспозвоночных
Для низших беспозвоночных (губки, кишечнополостные) характерен метаморфоз, при котором различные свободноплавающие личинки выполняют функцию расселения вида. Часто такой метаморфоз осложняется чередованием поколений, размножающихся половым либо бесполым путем. При метаморфозе без чередования поколений из яйца выходит личинка, выполняющая функцию расселения вида (например, трохофора морских многощетинковых червей, велигер моллюсков). Своеобразен некротический метаморфоз, характерный для немертин, при котором будущая взрослая особь развивается внутри личинки, при этом основная масса тела личинки отмирает. Переход морских организмов к жизни в пресной воде и на суше часто вызывает утрату личиночных стадий развития. Варианты метаморфоза, при которых сходная со свободноживущей личинкой стадия проходит внутри яйцевых оболочек (как, например, у виноградной улитки, которая стадию велигера проходит в яйце), называются криптометаболией.
Метаморфоз у многоножек и насекомых
У многих многоножек изменения в течение жизни связаны лишь с увеличением числа сегментов тела и члеников усиков (т. н. анаморфоз). Для большинства первичнобескрылых и ряда многоножек характерно развитие без существенных изменений — протоморфоз или протометаболия. Развитие крыльев у насекомых привело к существенным изменениям онтогенеза. Если образ жизни личинки и имаго сходен, личинка сходна со взрослым насекомым, и изменения в основном сводятся к постепенному развитию крыльев и половых органов, говорят о неполном превращении. Если же в онтогенезе происходит резкое разделение основных функций (питания, расселения и размножения) между личинкой и имаго, а сами личинки мало похожи на взрослых особей, то говорят о полном превращении. Переход личинки во взрослую форму в этом случае осуществляется посредством куколки.
Метаморфоз у позвоночных
Среди позвоночных метаморфоз резко проявляется только у круглоротых, личинка которых — пескоройка — живет в грунте, а взрослые особи — полупаразиты рыб, и у земноводных, из яиц которых выходит головастик и в процессе метаморфоза происходит постепенная утрата личиночных органов и появление взрослых.
 |
