в чем основные отличия развития с метаморфозом и без него
Постэмбриональное развитие
Период от выхода организма из яйцевых оболочек или рождения до смерти называется постэмбриональным. Мы с вами находимся в этом периоде. Для него характерен дальнейший рост и развитие организма.
У животных рост ограничен, у растений и грибов возможен неограниченный рост (он ограничен лишь условиями среды, субстратом).
Особенно активный рост и развитие организма, половое созревание.
Функционирование взрослого, сформированного организма. Размножение.
Постепенное угасание процессов жизнедеятельности, старение.
Прямое и непрямое развитие
В этом случае взрослая особь отличается от молодой только бо́льшими размерами. Молодая особь ведет тот же образ жизни, что и взрослая. Такой тип развития свойственен наземным позвоночным.
Непрямое развитие отличается от прямого тем, что из яйца появляется личинка, которая сильно отличается от взрослой особи. Непрямой тип развития характерен, например, для всех насекомых.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Метаморфоз, превращение организмов
Метаморфоз у беспозвоночных:
Полное превращение
Неполное превращение
Отсутствует стадия куколки.
При подготовке к экзамену по биологии очень важно знать, у каких насекомых полное превращение, у каких развитие с неполным.
Зачем нужен такой метаморфоз:
— на стадии яйца питательных веществ не хватает для постройки сложной системы органов для полета, поэтому возникают промежуточные стадии, которые “наедают” себе питательные вещества;
— уменьшение пищевой конкуренции между промежуточной стадией и имаго (гусеница есть зелень, а бабочки питаются нектаром цветков);
— разная среда обитания (снижение территориальной конкуренции).
Метаморфоз у позвоночных
Стадия головастика интересна тем, что несет в себе почти все признаки рыб (дыхание жабрами, 1 круг кровообращения, двухкамерное сердце, боковая линия, отсутствие конечностей). Это позволяет ученым делать вывод о происхождении земноводных от рыб.
Развитие животных с превращением и без превращения
Главная > Документ
| Информация о документе | |
| Дата добавления: | |
| Размер: | |
| Доступные форматы для скачивания: |
Цели урока : а) образовательные: дать обучающимся представление об индивидуальном развитии; добиться усвоения знаний о развитии животных с превращением и без превращения; сформировать понятие о метаморфозе, показать приспособительную роль его в жизни животного.
Б) развивающие: способствовать развитию у обучающихся логического мышления и творческих способностей через проблемные вопросы, сравнение, развивать умение работать с текстом учебника
в) воспитательные: формировать научное мировоззрение и познавательный интерес
Оборудование : мультимедиа, таблицы с изображением половой системы разных групп животных
Актуализация : (Слайд 2)
1. Что такое размножение?
2. Какие способы размножения вам известны?
Мотивация : (Слайд 3)
Изучая особенности развития разных групп животных можно управлять их развитием, использовать эти знания для борьбы с вредителями. Изучение личинок и взрослых особей позволяет ученым узнать многие тайны природы и лучше разобраться в эволюции разных видов.
Изучение новой темы : (Слайды 4,5)
Необратимый, направленный процесс количественных и качественных изменений организмов с момента рождения до его смерти
С метаморфозом Без метаморфоза
У животных, развивающихся без превращения личинки очень похожи на взрослых животных того же вида, отличаются лишь размерами. А у животных с превращением личинки абсолютно не похожи на взрослых не только внешне, но и покровами, строением органов питания, способами дыхания, передвижения, поведением, могут обитать в других средах обитания.
Ответьте на вопросы :
Как можно заразиться свиным цепнем? ( употребляя плохо проваренную свинину )
Какие приспособления имеются у личинки ( 6 крючьев ) и у червя ( 4 присоски и венчик с крючьями ) для прикрепления?
3. Кто является постоянным ( человек ), а кто промежуточным хозяином ( свинья )?
3. Развитие кольчатых червей ( Слайд 10 )
4. Изучите развитие моллюсков и ответьте на вопросы:
1. Определите тип развития моллюсков. Развитие прямое или с превращением, личинка у низших — трохофора, у большинства остальных — личинка велигер. У двустворчатых – глохидии
2. Какое значение имеют моллюски?
3. Личинки моллюсков – паразиты. Какое значение имеет временный паразитизм?
Временный паразитизм выгоден для обеспечения питания и расселения медлительных моллюсков на далекие расстояния
1. Вспомните, какой тип развития характерен для насекомых? (Непрямое развитие с полным и неполным метаморфозом)
2. Как называется личинка бабочек? ( Гусеница )
Пресмыкающихся (Слайд 20)
7. Ответьте на вопросы:
У каких животных развитие без превращения? (Слайд 21)
Ответ: у дождевых червей, пауков, клопов, кузнечиков, тараканов, рыб, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих
Личинка бабочки называется: а) финна б) велигер в) головастик д) гусеница
При развитии с неполным метаморфозом отсутствует стадия: а) яйца б) личинки в) куколки г) имаго
Постоянным хозяином свиного цепня является: а) человек б) свинья в) корова г) овца
Как называется личинка лягушки? а) финна б) велигер в) головастик д) гусеница
Промежуточным хозяином свиного цепня является: а) человек б) свинья в) корова г) овца
Установите соответствие между типом развития и названиями животных.
1. Развитие с полным метаморфозом
2. Развитие с неполным метаморфозом
Ответьте на вопросы.
( Ответ: их изучение позволяет ученым узнать многие тайны природы и лучше разобраться в эволюции разных видов)
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:
В чем основные отличия развития с метаморфозом. Как проходит метаморфоз. Что обозначает термин «развитие»
Вопрос 1. В чем основные отличия развития с метаморфозом и без него?
У животных, развивающихся без превращения, личиночные и взрослые особи похожи. При развитии с метаморфозом из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. При метаморфозе они преобразуются и возникают органы, свойственные взрослым животным.
Вопрос 2. Выскажите суждение о преимуществах и недостатках метаморфоза.
Недостатком является то, что при развитии с метаморфозом удлиняются сроки развития животного и повышается риск его гибели еще в личиночной стадии.
Вопрос 3. Какие известные вам животные развиваются с превращением, а какие — без него?
Метаморфоз наблюдается у свиного цепня, кольчатых червей, двустворчатых моллюсков, бабочек, лягушек. Без метаморфоза развиваются дождевые черви, пауки, клопы, тараканы, рыбы, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.
Вероятно, метаморфоза произошла около 280 миллионов лет назад. Считается, что личиночная форма голометабольного насекомого больше похожа на эмбрион, который «убежал» из своего яйца. Возможно, наиболее поразительным преимуществом метаморфоза является то, что он позволяет подросткам и взрослым насекомым занимать разные ниши, чтобы несовершеннолетние и взрослые не конкурировали друг с другом. Метаморфоза также может обеспечить удобную защиту от зимы, например, жесткий куколочный корпус. Метаморфоза означает, что подростковые и взрослые формы насекомых могут определять приоритеты разных вещей.
На этой странице искали:
Текущая страница: 15 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 10 страниц]
Метаморфоза считается косвенной формой развития, поскольку метаморфическое животное проходит через морфологически различные стадии до достижения взрослой формы. Напротив, люди и многие другие животные подвергаются прямому развитию, поскольку молодые и старые похожи друг на друга, за исключением размеров и половой зрелости. Метаморфоза происходит по крайней мере в 17 филах животного царства, включая Пориферу, Книдарию, Платихельминты, Моллюску, Аннелиду, Членистоногу, Эхинодермату и Хордату. Хотя термин «метаморфоза» обычно не применяется к растениям, многие растения имеют жизненный цикл развития, называемый чередованием поколений, который также характеризуется резким изменением общей структуры тела.
47. Развитие животных с превращением и без превращения
1. Что обозначает термин «развитие»?
2. От чего зависит продолжительность каждой стадии развития?
У животных, размножающихся половым путём, период от оплодотворения яйца до конца жизни называется индивидуальным развитием. Зародыш, достигнув определённого возраста, разрывает его оболочку и начинает свою личиночную жизнь.
В общем, клетки в разных частях многоклеточного организма имеют одни и те же гены, хотя только некоторые из этих генов выражены в любой данной клетке. На молекулярном уровне сильно регулируемые временные и пространственные изменения экспрессии генов вызывают метаморфозу у всех животных.
Некоторые из наиболее известных случаев метаморфоза встречаются у насекомых, класса типа артроподы. Существует около полумиллиона известных видов насекомых и большое разнообразие в развитии различных насекомых. Как и у насекомых, сложное взаимодействие гормонов у личинок амфибий ускоряет метаморфозу. В конечном счете, два основных класса гормонов действуют вместе, чтобы контролировать метаморфоз амфибий: гормоны щитовидной железы и пролактин.
Всех личинок по их внешнему виду можно разделить на две группы: похожих на взрослое животное и непохожих на него. Животные, у которых личиночные и взрослые особи похожи, развиваются без превращения. У других животных наблюдается метаморфоз, или развитие с превращением (рис. 184).
Личинки, непохожие на взрослых родителей, могут отличаться не только внешним обликом, но и совершенно другими покровами тела, строением органов питания, способами дыхания, поведением, способами передвижения и т. д. Изучение личинок и взрослых особей позволяет учёным узнать многие тайны природы и лучше разобраться в эволюции разных видов.
Метаморфоза также широко изучается у земноводных, класса позвоночных животных, которые включают лягушек, жаб и саламандр. «Амфибия» означает двойную форму жизни и относится к типичной истории жизни этих животных, в которой водная личинка превращается в земного взрослого человека.
Неполный метаморфоз имеет три стадии: яйцо, нимфа и взрослый
Нимфа: молодая стадия насекомых, которые подвергаются частичной метаморфозе; подобно взрослым, за исключением того, что крылья не полностью развиты. Насекомые, которые проходят три этапа изменения жизненного цикла, имеют неполную метаморфозу, тогда как полная метаморфизация имеет четыре стадии.
Рис. 184. Метаморфоз у животных, или развитие с превращением: I – стадия яйца; II – личиночные стадии; III – стадия куколки; IV – взрослое животное. А – многощетинковый червь полихета; Б – брюхоногий моллюск; В – морской ёж; Г – жук майский; Д – лягушка
Рис. 185. Офиура и её личинка
Как только нимфа перерастет свой экзоскелет, он пройдет процесс, называемый линькой, в котором он покидает старую «кожу» или экзоскелет. Новая «кожа» затвердеет и станет новым экзоскелетоном. Это произойдет много раз, пока насекомое окончательно не станет размером с взрослого.
Например, личинки иглокожих имеют двустороннюю симметрию, а взрослые животные – лучевую, и это позволяет считать, что предки их имели симметрию, как у современных личинок (рис. 185). Такие факты сближают иглокожих и хордовых.
Интересен метаморфоз в развитии многих животных. Так, у цепня свиного из яйца выходит личинка с шестью крючьями; затем она превращается в финну – пузырёк с расположенными внутри головкой и шейкой; вскоре у взрослого червя пузырёк отваливается, а шейка растёт и делится на новые членики. Причём каждое превращение происходит при условии смены хозяина. Такие стадии развития необходимы для выполнения разных задач, которые способствуют процветанию и распространению вида (рис. 186).
Полная метаморфоза имеет четыре стадии: яйцо, личинка, пупа и взрослый
Насекомые, которые имеют незавершенный жизненный цикл метаморфоза, включают настоящих жуков, кузнечиков, тараканов, термитов, молитвенных богомолов, сверчков и вшей. Личинка: вторая, «червеподобная» стадия в жизненном цикле насекомых, которые претерпевают полные метаморфозы. Пупка: стадия покоя, при которой ткани реорганизуются из личиночной формы в форму взрослого. Куколка является третьей формой тела в жизненном цикле насекомых, которые подвергаются полному метаморфозу. На каждом этапе полной метаморфозы животное выглядит иначе, чем на всех остальных этапах.
Взрослые кольчатые черви нереиды живут в илистом грунте, а личинки их свободно плавают, что позволяет виду расселяться на новых территориях.
Личинки бабочек – червеобразные гусеницы, питающиеся растительной пищей, превращаются в куколок и временно замирают. Выйдя из куколок, насекомые покрываются хитиновым покровом, меняют характер питания и приобретают способность к полёту (рис. 187).
Метаморфоз свойствен и позвоночным животным. Так, личинки лягушки – головастики, внешне похожие на рыб. В процессе развития головастика с превращением его в лягушку он теряет жабры и хвост, приобретает конечности и меняет характер питания.
У животных, развивающихся без превращения, личинка растёт, может несколько раз линять, если покрыта хитиновым покровом, и всё это время напоминает по внешности взрослое животное. Это наблюдается у дождевых червей, пауков, клопов, кузнечиков, тараканов, рыб, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих.
Некоторые личинки добавляют больше сегментов тела по мере их роста. Ученые ссылаются на эти изменения в развитии как на возрасты, похожие на то, как люди называют своих детей-младенцев, малышей или подростков. Например, вместо того, чтобы называться ребенком, очень молодую личинку можно назвать возрастом 1, а подростка можно назвать возрастом. Количество стадий возраста может быть различным в зависимости от типа насекомого.
В конце личиночной стадии насекомое сделает твердую оболочку и внутри нее станет куколкой. На этом этапе личинка перестает есть и двигаться. Куколка кажется безжизненной, но происходит одно из самых удивительных преобразований Природы. В куколке тело личинки полностью превратится в взрослого взрослого человека. Когда взрослый покидает куколку, он медленно растягивается и расслабляется под солнцем в течение нескольких часов, в то время как его экзоскелет высыхает и затвердевает.
В зависимости от условий развитие личиночных стадий может протекать в различные сроки. Увеличение сроков развития наблюдается при понижении температуры и недостатке пищи. Следовательно, на примере развития животных можно убедиться в существовании взаимосвязей организма со средой его обитания.
Насекомые, в отличие от других крылатых животных, не развили свои крылья из ранее существовавших придатков, а скорее из выростов экзоскелета грудной клетки, возможно, закрылков, которые использовались для покрытия жабр пресноводных насекомых или из самих жабр. Прогресс, вероятно, шел от тупых скользящих структур, через управляемые крылья планера, к разворачивающимся крыльям, к системам, которые могут бить крылья не менее тысячи раз в секунду. Многие виды насекомых используют только заднюю пару крыльев для полета; передняя пара у этих насекомых вообще превратилась в защитные чехлы для задних крыльев.
Рис. 186. Метаморфоз цепня
Рис. 187. Метаморфоз мотылька лугового
Определение возраста животных
лупы; раковины двустворчатых моллюсков, чешуя карпа, раствор нашатырного спирта, вата.
Насекомые обычно проходят через ограниченное количество линьков между вылуплением и взрослой жизнью, и за очень немногими исключениями разрабатывают полностью функциональные крылья во время последней линьки. Если вы смотрите на насекомое с полными крыльями, его почти наверняка взрослый и никогда не будет больше. Насекомые также проходят через два разных пути развития. В прямом развитии молодые насекомые выглядят как миниатюрные, бескрылые версии взрослых. Таким образом развиваются сверчки и кузнечики.
В косвенном развитии личинка физически отличается от взрослого человека. Они часто занимают разные ниши, чем взрослые, что позволяет большему количеству людей существовать вместе в экосистеме. Личинки растут, линяют, растут, линяют и т.д. Пока они не окажутся в форме куколки и полностью реорганизуются, процесс, называемый метаморфозом, и появляется как взрослые. Термины «простая метаморфоза» и «полная метаморфоза», упомянутые выше, могут вводить в заблуждение, а «метаморфоза» обычно применяется только к животным, которые переживают серьезные изменения.
Определите возраст у двустворчатого моллюска по раковине, а у рыбы – по чешуе.
Найдите на раковине двустворчатого моллюска годичные кольца и подсчитайте их число; на чешуе карпа, предварительно протёртой нашатырным спиртом, найдите годичные кольца и подсчитайте с помощью лупы их число (рис. 188).
Метаморфоз. Развитие без превращения. Развитие с превращением.
Это то, что делают бабочки, как вы, вероятно, знаете, но также и жуки, пчелы, муравьи и мухи. В некоторых случаях взрослый действует почти исключительно для размножения и распространения потомства, даже неспособного кормить в течение их короткого времени в этой форме.
1. В чём основные отличия развития с метаморфозом и без него?
2. Каковы преимущества и недостатки метаморфоза?
3. Какие известные вам животные развиваются с превращением, а какие – без него?
4. Рассмотрите рисунки 184, 186, 187. Какое приспособительное значение для животных имеет развитие с превращением?
5. Почему неблагоприятные условия жизни удлиняют развитие личиночной стадии?
Отсутствие мобильности во время разработки
1. Работая в группах, рассмотрите рисунок 184 и составьте схемы развития животных: многощетинкового червя полихеты, брюхоногого моллюска, морского ежа, майского жука, лягушки.
2. Работая с текстом § 47, выпишите названия животных, личинки которых не похожи на взрослых особей и ведут иной образ жизни.
Заполните таблицу «Отличия личинок и взрослых животных, развивающихся с превращением».
Метаморфоз некоторых животных, например бабочек, приводит к смене характера питания у взрослых животных по сравнению с личинками. А у хвостатых земноводных и личинки, и взрослые особи питаются одинаковой пищей.
1. На какие периоды можно разделить жизнь животного?
2. Какие факторы среды обитания влияют на продолжительность жизни животного?
Продолжительность жизни животных ограничена. Непрерывность существования вида обеспечивается за счёт размножения: индивидуальное развитие особи (от зарождения до смерти), или онтогенез, можно разделить на четыре основных периода.
Эмбриональный период начинается с момента слияния отцовской и материнской половых клеток и образования нового организма. Продолжительность эмбрионального периода у разных видов различна. У кукушки он длится 12 суток, у хомячка золотистого – 16 суток, у альбатроса – 80 суток, у слонихи – до 660 суток.
Формирование и рост организма продолжается от рождения до взрослого состояния. Одни животные развиваются с превращением, другие – без него. У некоторых животных в этом периоде могут наблюдаться существенные отличия от взрослых особей, несмотря на развитие без метаморфоза и внешнее сходство.
Этот период заканчивается половым созреванием, полным развитием органов чувств и нервной системы. Продолжительность этого периода у позвоночных разная: у лемминга норвежского 19 суток, у гаттерии и носорога 20 лет.
Половая зрелость – это период активного размножения. Продолжительность его может сильно различаться: от нескольких часов, например у подёнки, до нескольких десятков лет, например у попугаев и черепах. Скорость размножения и численность приносимого потомства также весьма различны. Например, вошь даёт до 12 поколений в год и откладывает за один раз до 300 яиц. Скат манта рождает в год одного детёныша, а треска вымётывает до 6,5 млн икринок; саламандра чёрная имеет 1–2 детёнышей, а жаба зелёная – до 12 тыс. Слониха рождает одного детёныша в 3–4 года.
Половое созревание. Периодизация онтогенеза.
1. Что позволяет выделить четыре основных периода в жизни животных, размножающихся половым путём?
2. Чем вы объясните разную продолжительность жизни животных?
1. Приведите примеры животных с самым коротким и самым длительным периодом жизни.
2. Охарактеризуйте возрастные периоды своих домашних животных. Выделите изменения, которые появились впервые.
Чтобы определить точный возраст погибшего в природе позвоночного животного, необходимо найти его любую кость или зуб, а затем по кольцам на их тонких срезах подсчитать возраст с точностью до полугода.
Глава 4. Развитие и закономерности размещения животных на Земле
Из этой главы вы узнаете:
что считал Чарлз Дарвин причинами эволюции,
что такое ареал, закономерности размещения животных.
анализировать доказательства эволюции, находить палеонтологические доказательства в природе, разбираться в причинах и результатах эволюции, характеризовать условия обитания.
Любой вид животных появляется, распространяется, завоёвывая новые территории и места обитания, живёт какое-то время в относительно постоянных условиях существования. При изменении этих условий он может к ним приспособиться, измениться и дать начало новому виду (либо новым видам), а может и исчезнуть. Совокупность таких процессов составляет эволюцию органического мира, историческое развитие организмов – филогенез.
49. Доказательства эволюции животных
1. Что изучают палеонтология, эмбриология, сравнительная анатомия?
2. Как доказать существование эволюции?
Палеонтологические доказательства
Палеонтология – наука о древних организмах прошлых геологических эпох. Она изучает по ископаемым останкам тех, кто жил на Земле десятки и сотни миллионов лет назад. Ископаемыми останками являются окаменевшие раковины моллюсков, зубы и чешуя рыб, скорлупа яиц, скелеты и другие твёрдые части организмов, отпечатки и следы их жизнедеятельности, сохранившиеся в мягком иле, в глине, в песчанике (рис. 188). Эти породы когда-то затвердели и в окаменевшем состоянии сохранились в различных слоях Земли. По окаменевшим находкам палеонтологи воссоздают животный мир прошлых эпох. Изучение дошедших до нас палеонтологических образцов из самых глубоких слоёв Земли убедительно показывает, что животный мир древнего времени значительно отличался от современного. Окаменевшие останки животных, залегающие в менее глубоких слоях, наоборот, несут черты строения, сходные с современными животными. Путём сравнения животных, живших в различные эпохи, установлено, что животный мир с течением времени постоянно изменялся. Родство современных животных из различных систематических групп с вымершими устанавливается по находкам так называемых промежуточных, или переходных, форм. Например, стало известно, что птицы произошли от пресмыкающихся, которые являются их ближайшими родственниками, но в то же время значительно отличаются от них.
Рис. 188. Отпечаток ископаемого животного
Рис. 189. Эволюция передней конечности лошади
В Европе был найден отпечаток животного с признаками, присущими одновременно и рептилиям, и птицам. Научное название реконструированного животного – археоптерикс. Черты, характерные для пресмыкающихся, – тяжёлый скелет, мощные зубы (у современных птиц они отсутствуют), длинный хвост. Черты, характерные для птиц, – крылья, покрытые перьями. По окаменевшим останкам учёные достаточно полно восстановили многие переходные формы от далёких предков к более современным животным (рис. 189).
Полное воссоздание облика организмов, переходных от далёких предков до современных животных, служит одним из палеонтологических доказательств истинной картины эволюции живых организмов на Земле (см. рис. 2).
Многие животные, жившие раньше, не имеют аналогов в современном животном мире – они вымерли. Сегодня палеонтологи пытаются разгадать причины, по которым их не стало. Наиболее крупными вымершими животными были динозавры (см. рис. 105).
Эмбриологические доказательства
Сравнение особенностей эмбрионального развития представителей различных групп позвоночных, например рыбы, тритона, черепахи, птицы, кролика, свиньи и человека, показало, что все зародыши на ранних стадиях развития очень сходны между собой. Последующее развитие эмбрионов сохраняет сходство только у близкородственных групп, например – у кролика, собаки, человека, имеющих общий план строения во взрослом состоянии. Дальнейшее развитие приводит к исчезновению черт сходства между зародышами.
У каждого представителя вида возникают только ему присущие характерные черты строения. В конце эмбрионального развития появляются признаки, свойственные определённому виду животного.
Изучение последовательных стадий развития каждого эмбриона позволяет восстановить облик далёкого предка. Например, ранние стадии развития зародышей млекопитающих сходны с зародышами рыб: имеются жаберные щели. По-видимому, далёкими предками зверей были рыбы. В следующей стадии развития зародыш млекопитающего похож на зародыш тритона. Следовательно, в ряду их предков были и земноводные (рис. 190).
Таким образом, изучение эмбрионального развития различных групп позвоночных животных показывает родство сравниваемых организмов, выясняет путь их исторического развития и служит доказательством в пользу существования эволюции живых организмов.
Сравнительно-анатомические доказательства
Сравнивая позвоночных животных различных классов, установлено, что все они имеют единый план строения. Тела земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих состоят из головы, туловища, передних и задних конечностей. Для них характерны сходные кожные покровы и строение систем внутренних органов. Общность плана строения позвоночных свидетельствует об их близком родстве и позволяет утверждать, что современные хордовые берут начало от примитивных предковых организмов, существовавших в очень далёком прошлом. Эволюция – процесс длительного исторического развития. Общность плана строения позвоночных является убедительным доказательством существования эволюции организмов.
Рис. 190. Сходство зародышей позвоночных животных
Рис. 191. Гомологичные органы – передние конечности позвоночных животных
Другим доказательством эволюции животных служат органы, сходные по общему плану строения, но имеющие различные форму, величину и приспособленность к выполнению разнообразных функций. Они называются гомологичными. У позвоночных животных гомологичными органами являются крылья птицы, крылья летучей мыши, плавники кита, руки обезьяны (рис. 191). Все перечисленные органы – передние конечности, сходные между собой и состоящие почти из одинакового числа костей, мышц, нервов, кровеносных сосудов, расположенных по единому плану. Кроме того, у них сходное эмбриональное развитие.
Сходство строения гомологичных органов свидетельствует о родстве всех позвоночных животных, их едином происхождении и служит ещё одним доказательством существования эволюции.
В пользу общности происхождения позвоночных свидетельствуют факты частичной или полной утраты некоторых органов отдельными группами животных. В то же время эти органы вполне были развиты у их далёких предков. Например, современные киты и дельфины из класса млекопитающих, удавы из класса пресмыкающихся не имеют задних конечностей. Они представлены небольшими косточками, находящимися в теле. Наличие косточек на месте задних конечностей доказывает происхождение китов, дельфинов, удавов от наземных предков, которые когда-то имели вполне развитые задние конечности и были четвероногими. Органы, утратившие свою функцию в результате их длительного неприменения, называются рудиментарными. Наличие рудиментарных органов у животных является неопровержимым доказательством существования эволюции (рис. 192).
Рис. 192. Рудиментарные органы животных
Если процесс эмбрионального развития по какой-либо причине нарушается, отдельные черты строения тела животного могут резко отличаться от других особей того же вида. Однако их наличие и сходство с другими представителями этого класса животных говорит о родственном происхождении и эволюции каждого вида. Случаи проявления признаков предков у современных особей называются атавизмом. Примерами его могут служить: трёхпалость у современных лошадей; дополнительные пары молочных желёз у тех, кто имел всегда одну пару; наличие волосяного покрова на всём теле.
Весомым доказательством эволюции считаются сравнительно-анатомические ряды, показывающие направления исторического развития у видов, относящихся к одному классу, семейству, роду. Например, способы размножения у яйцекладущих, сумчатых и плацентарных показывают направления развития систем размножения; конечности непарнокопытных показывают возникновение однопалой ноги в связи с изменившимися условиями жизни и т. д.
Филогенез. Переходные формы. Эмбриональное развитие. Гомологичные органы. Рудиментарные органы. Атавизм.
1. Находили ли вы в вашей местности ископаемые останки животных?
2. Почему нельзя утверждать, что палеонтологические находки опровергают эволюцию?
3. Каковы, на ваш взгляд, причины вымирания динозавров?
4. О чём свидетельствует наличие оплодотворённой яйцеклетки у всех животных, размножающихся половым путём?
5. В чём основные различия палеонтологических и сравнительно-анатомических доказательств эволюции животных?
6. Почему крылья птицы и ласты кита считают гомологичными органами?
7. Чем различаются рудиментарные органы и атавизмы; что у них общего?
Сравнивая более древние окаменелости с менее древними и с современными животными, можно проследить, как развивались группы животных, проследить постепенное усложнение их строения и совершенствование образа жизни.
Важное значение для доказательства эволюции имеет «Биогенетический закон», сформулированный известным немецким учёным Э. Геккелем: «Онтогенез есть сжатое и сокращённое повторение филогенеза». (Онтогенез – индивидуальное развитие животного.)
1. Почему существует много различных видов животных?
2. Кто такой Чарлз Дарвин?
3. Каковы заслуги Чарлза Дарвина перед наукой?
Причины разного уровня организации животных, отличия ныне существующих видов от вымерших, проявления атавизмов давно интересовали учёных и служителей церкви. Наиболее полно объяснил эти явления в своей работе «Происхождение видов» известный английский учёный Чарлз Дарвин (1809–1882).
Согласно учению Дарвина многообразие видов не было создано Богом, а образовалось благодаря постоянно возникающим наследственным изменениям и естественному отбору. В процессе выживания наиболее приспособленных особей Дарвин отмечал наличие борьбы за существование, результатом которой является вымирание неприспособленных организмов и размножение наиболее приспособленных.
Наследственность – способность организмов передавать потомкам свои видовые и индивидуальные признаки или свойства. Так, у определённого вида животных рождаются потомки, похожие на своих родителей. Наследственными могут быть и некоторые индивидуальные признаки животных, например цвет шерсти и жирность молока у млекопитающих.
Изменчивость – способность организмов существовать в различных формах, реагируя на влияние окружающей среды. Изменчивость проявляется в индивидуальных особенностях каждого организма. В природе не существует двух абсолютно одинаковых животных. Рождённые детёныши отличаются от каждого из своих родителей окраской, ростом, поведением и другими признаками. Различия у животных, как отмечал Ч. Дарвин, зависят от следующих причин: от количества и качества потребляемой пищи, от колебания температуры и влажности, от наследственности самого организма. Ч. Дарвин выделил две основные формы изменчивости, влияющие на эволюцию животного мира, – определённую, ненаследственную, и неопределённую, или наследственную.
Под определённой изменчивостью Ч. Дарвин понимал возникновение одинаковых изменений у родственных животных в одинаковых условиях среды обитания. Так, густой мех забайкальских белок сменился на редкий при акклиматизации их в лесах Кавказа. Содержание кроликов в условиях пониженных температур приводит к густоте их меха. Недостаток пищи ведёт к задержке роста животных. Следовательно, определённая изменчивость есть прямое приспособление животных к изменившимся условиям среды. Такая изменчивость не передаётся потомкам.
Под неопределённой наследственной изменчивостью Ч. Дарвин понимал возникновение разнообразных изменений у ряда родственных животных при действии одинаковых (сходных) условий. Она наследственна и индивидуальна, так как возникает случайно у одной особи вида и передаётся по наследству. Примером является появление овец с короткими ногами, отсутствие пигмента в перьевом покрове птиц или в шерсти млекопитающих.
Одной из причин эволюции животного мира Ч. Дарвин считал борьбу за существование, возникающую из-за интенсивного размножения организмов. Родительская пара любого вида животных производит на свет многочисленное потомство. До взрослого состояния от числа появившихся на свет потомков доживут единицы. Многие будут съедены или погибнут практически сразу после появления на свет. Оставшиеся начнут конкурировать друг с другом за пищу, лучшие места обитания, убежища от врагов. Выживут потомки тех родителей, которые наиболее приспособлены к данным условиям жизни. Таким образом, борьба за существование приводит к естественному отбору – выживанию наиболее приспособленных.
В природе особи одного вида отличаются друг от друга по многим признакам. Какие-то из них могут оказаться полезными, и, как отмечал Дарвин, «особи, обладающие хотя бы незначительным преимуществом над остальными, будут иметь лучшую возможность выжить и оставить такое же потомство». Процесс, происходящий в природе, сохраняющий организмы наиболее приспособленными к условиям среды и уничтожающий неприспособившихся, называется естественным отбором. По Ч. Дарвину, естественный отбор является основной, ведущей причиной эволюции животного мира.
Наследственность. Изменчивость: определённая, неопределённая. Борьба за существование. Естественный отбор.
1. В чём ценность книги Ч. Дарвина «Происхождение видов»?
2. Почему Ч. Дарвин считал основной причиной эволюции естественный отбор?
3. Что означает понятие «борьба за существование»? Подкрепите объяснение примерами.
4. Можно ли утверждать, что наследственность и изменчивость присущи всем животным?
Чарлз Дарвин в 1831 г. отправился в путешествие на корабле «Бигль», определившее всю его последующую деятельность. Путешествие длилось 5 лет. За это время Ч. Дарвин собрал богатейший материал, послуживший основой для таких книг, как «Дневник путешествия», «Зоологические результаты путешествия на «Бигле». Главный труд жизни Ч. Дарвина «О происхождении видов путём естественного отбора…» был издан в 1859 г.