Размножение и развитие: от гаметы до взрослого животного
Разберём бесполое и половое размножение, строение яйца птицы, плаценту млекопитающих и развитие с превращением без смешения стадий.
Федеральная программа · базовый уровень · 8 класс
Строение и жизнедеятельность организма животного
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Бесполое размножение: деление, почкование, фрагментация
- Половое размножение и его генетическое значение
- Семенники, яичники, гаметы, оплодотворение и зигота
- Партеногенез
- Зародыш, яйцо птицы, зародышевые оболочки, плацента и пуповина млекопитающих
- Прямое и непрямое постэмбриональное развитие, полный и неполный метаморфоз
- Практика: строение куриного яйца по готовой модели
Как это устроено
При делении одноклеточного образуются две клетки-организма; при почковании новая особь развивается как вырост; при фрагментации часть тела может дать начало целому организму лишь у видов с нужной регенерационной способностью. Не следует думать, что любая оторванная часть животного обязательно становится новым животным. Половое размножение обычно даёт новое сочетание наследственных вариантов и повышает разнообразие потомства; оно не гарантирует «более сильных» детёнышей в каждом случае.
В семенниках образуются сперматозоиды, в яичниках — яйцеклетки. После их слияния возникает зигота, затем зародыш проходит последовательные деления и образование тканей. Партеногенез — важное исключение из простой схемы: развитие начинается из неоплодотворённой яйцеклетки. У пчёл из таких яиц развиваются трутни, но это нельзя автоматически переносить на всех насекомых.
В яйце птицы скорлупа защищает и пропускает газы через поры; белок содержит воду и белки; желток богат запасами для развития; зародышевые оболочки защищают зародыш и участвуют в обмене. Желток — не сам зародыш. У плацентарных млекопитающих плод связан с плацентой пуповиной; обмен кислорода, питательных веществ и продуктов обмена идёт через плацентарный барьер. Обычного прямого смешения крови матери и плода нет.
После рождения или выхода из яйца развитие может быть прямым: молодая особь имеет сходный с взрослой общий план строения, хотя ещё растёт и созревает. При непрямом развитии личинка существенно отличается и позже преобразуется. У бабочки есть куколка — полное превращение. У кузнечика личиночная стадия (нимфа) похожа на взрослую и куколки нет — неполное превращение. Названия «личинка» и «нимфа» применяют в зависимости от группы и учебной классификации.
Не смешивайте два независимых вопроса: как возник новый организм и как он развивается после начала жизни. Гидра может образовать новую особь почкованием без слияния гамет; пчелиный трутень возникает из неоплодотворённой яйцеклетки — это партеногенез, а не почкование. После оплодотворения у птицы зигота начинает делиться; зародыш развивается из небольшой области яйца, а желток служит запасом веществ. У млекопитающего обмен между матерью и плодом обеспечивается плацентой и сосудами пуповины, без обычного прямого смешения крови. Эти примеры не образуют линейной шкалы «от простого к лучшему», а показывают разные жизненные циклы.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Бесполое размножение
Образование нового организма без слияния гамет; дочерние организмы происходят от одного родителя, но мутации могут создавать отличия.
Пример: Гидра образует почку, из которой может развиться новая особь.
- Деление одноклеточного организма
Способ бесполого размножения, при котором после удвоения наследственного материала исходная клетка разделяется и возникают две дочерние клетки-организма.
Пример: Инфузория может делиться надвое при благоприятных условиях.
- Почкование
Способ бесполого размножения, при котором новая особь формируется как вырост на теле родителя и затем отделяется либо остаётся в колонии.
Пример: На теле гидры появляется почка, у которой постепенно образуются рот и щупальца.
- Фрагментация
Размножение за счёт отделения части тела, способной у данного вида восстановить недостающие структуры и развиться в новую особь.
Пример: У некоторых плоских червей отдельный фрагмент способен восстановить целое тело.
Важно: Не каждый вид и не любой фрагмент обладают такой способностью.
- Половое размножение
Размножение, связанное с образованием половых клеток и обычно с их слиянием, создающим новые сочетания наследственного материала.
Пример: У большинства птиц развитие зародыша начинается после слияния яйцеклетки и сперматозоида.
Важно: Партеногенез показывает, что не всякое развитие из яйцеклетки сопровождается её оплодотворением.
- Гамета
Специализированная половая клетка, участвующая в половом цикле; у большинства животных зрелая гамета несёт один набор хромосом, а при оплодотворении два набора объединяются в зиготе.
Пример: Яйцеклетка и сперматозоид медоносной пчелы — гаметы, но трутень в обычном цикле развивается из яйцеклетки без её слияния со сперматозоидом.
- Семенник
Половой орган, в котором образуются сперматозоиды; его клетки у многих животных также выделяют гормоны, влияющие на развитие и работу репродуктивной системы.
Пример: В семенниках самца млекопитающего формируются сперматозоиды; перед оплодотворением они проходят дополнительные этапы созревания в половых путях.
- Яичник
Половой орган, в котором развиваются женские половые клетки; у многих животных его клетки также производят гормоны, связанные с половым циклом и развитием.
Пример: У птицы яйцеклетка развивается в яичнике, а белок и скорлупа добавляются позже в отделах яйцевода, поэтому весь состав яйца не создаётся яичником.
- Оплодотворение
Процесс слияния половых клеток и объединения их наследственного материала, приводящий к образованию зиготы.
Пример: После слияния яйцеклетки и сперматозоида образуется зигота.
- Зигота
Первая клетка нового организма после слияния гамет и объединения их наследственного материала; она начинает последовательность делений и раннего развития зародыша.
Пример: После оплодотворения яйцеклетки образуется зигота: сначала это одна клетка, затем её деления приводят к многоклеточному зародышу.
- Партеногенез
Развитие нового организма из неоплодотворённой яйцеклетки по особому механизму данного вида.
Пример: У медоносной пчелы трутни развиваются из неоплодотворённых яиц.
Важно: Генетические механизмы партеногенеза у разных животных неодинаковы.
- Зародыш
Ранняя стадия развития многоклеточного организма после начала делений зиготы и до рождения или выхода из яйца.
Пример: Зародыш птицы развивается внутри яйца, используя запас питательных веществ.
- Яйцо птицы
Яйцо с развивающимся зародышем и его оболочками, запасами питательных веществ и защитными структурами: скорлупой, подскорлуповыми оболочками, белком и желтком.
Пример: В оплодотворённом курином яйце зародыш развивается из области зародышевого диска, а не из всего желтка.
Важно: Пищевое яйцо может быть неоплодотворённым; не всякое яйцо из магазина содержит развивающийся зародыш.
- Зародышевые оболочки
Временные внезародышевые структуры амниот, которые помогают защитить развивающийся организм и обеспечить среду, питание, газообмен или размещение отходов в зависимости от оболочки.
Пример: В яйце птицы амнион окружает зародыш жидкостью, желточный мешок связан с запасом питания, а аллантоис и хорион участвуют в обеспечении газообмена и обращения с продуктами обмена.
- Плацента
Орган связи тканей матери и зародыша у плацентарных млекопитающих, через который происходит обмен веществами без обычного смешения их крови.
Пример: Кислород и питательные вещества поступают к плоду через плаценту.
Важно: Не у всех млекопитающих плацента устроена одинаково; яйцекладущие млекопитающие имеют иной способ развития.
- Пуповина
Структура, соединяющая плод с плацентой и содержащая сосуды, по которым идёт обмен веществ через плаценту.
Пример: Сосуды пуповины связывают кровообращение плода с плацентой.
- Постэмбриональное развитие
Часть жизненного цикла после выхода из яйца или рождения, в течение которой животное растёт, изменяется и достигает зрелости.
Пример: Развитие гусеницы после выхода из яйца относится к постэмбриональному периоду.
- Прямое развитие
Постэмбриональное развитие без личинки, резко отличающейся от взрослого животного по общему плану строения.
Пример: Детёныш кошки похож по плану строения на взрослую кошку, хотя ещё растёт и меняется.
- Непрямое развитие
Постэмбриональное развитие с личиночной стадией, которая заметно отличается от взрослой формы и позже преобразуется.
Пример: Гусеница бабочки отличается от имаго и претерпевает метаморфоз.
- Метаморфоз
Существенная перестройка строения и функций в постэмбриональном развитии между личинкой и взрослой стадией.
Пример: У бабочки гусеница превращается во взрослую бабочку через стадию куколки.
- Полное превращение
Тип развития некоторых насекомых со стадиями яйца, личинки, куколки и взрослой особи.
Пример: Бабочка проходит стадии гусеницы и куколки до имаго.
- Неполное превращение
Тип развития насекомого без стадии куколки, при котором молодая стадия постепенно становится взрослой через линьки.
Пример: У кузнечика после яйца развивается нимфа, затем взрослая особь.
Пример по шагам
В яйце птицы обнаружен крупный желток. Является ли весь желток зародышем и есть ли в нём плацента?
- Желток содержит главным образом запас питательных веществ; зародыш развивается из небольшой области яйцеклетки после оплодотворения.
- Для развития в яйце птицы важны зародышевые оболочки, белок, желток и газообмен через скорлупу.
- Плацента характерна для развития плода в матке плацентарных млекопитающих, не для куриного яйца.
Вывод: Зародыш, запас питательных веществ и плацента — разные структуры и ситуации развития.
Практическая работа
Строение яйца и сравнение циклов
- На готовой схеме куриного яйца отметьте скорлупу, воздушную камеру, белок, желток и место зародышевого диска.
- Составьте два ряда стадий развития — бабочки и кузнечика — и обведите стадию, которая есть только в одном ряду.
- Подпишите, какие элементы схемы действительно можно увидеть на бытовом яйце, а какие изучают по микропрепарату или рисунку.
Что можно заключить: Питательные запасы яйца не тождественны зародышу; полный и неполный метаморфоз различают по наличию куколки.
Безопасность: Не вскрывайте развивающиеся яйца и не тревожьте гнёзда; используйте учебные модели, рисунки или пищевое яйцо под надзором учителя.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.