Что такое онтогенез, его этапы и особенности

Контроль эмбрионального развития

Все этапы эмбрионального периода основаны на реализации наследственной информации, полученной от родителей. Успешность и качество реализации зависит от влияния внешних и внутренних факторов.

Схема онтогенетических процессов состоит из нескольких этапов.

1. Гены получают всю информацию от соседних клеток, гормонов и других факторов для того, чтобы прийти в активное состояние.
2. Информация от генов для осуществления синтеза белков на этапах транскрипции и трансляции.
3. Информация от белковых молекул для стимулирования образования органов и тканей.

Сразу после слияния яйцеклетки со сперматозоидом начинается первый период эмбрионального развития организма – дробление, которое полностью регулируется той информацией, которая находится в яйце.

На стадии бластулы активация происходит генами сперматозоида, а гаструляция контролируется генетической информацией зародышевых клеток.

Формирование тканей и органов происходит за счет информации, содержащейся в клетках эмбриона. Начинается отделение стволовых клеток, которые и дают начало разным тканям и органам.

Формирование внешних признаков организма в эмбриональный период человека зависит не только от наследственной информации, но и от влияния внешних факторов.

Типы онтогенеза

Различают два основных типа онтогенеза: прямой и непрямой. При прямом типе развития рождающийся организм в основном сходен со взрослым, а стадия метаморфоза отсутствует. При непрямом типе развития образуется личинка, отличающаяся от взрослого организма внешним и внутренним строением, а также по характеру питания, способу передвижения и ряду других особенностей. Во взрослую особь личинка превращается в результате метаморфоза. Непрямое развитие дает организмам значительные преимущества. Непрямое развитие встречается в личиночной форме, прямое — в неличиночной и внутриутробной.

Непрямой (личиночный) тип развития проходят многие виды беспозвоночных и некоторые позвоночные животные (рыбы, земноводные). У них в процессе развития формируются одна или несколько личиночных стадий. Наличие личинки обусловлено относительно малыми запасами желтка в яйцах этих животных, а также необходимостью смены среды обитания в ходе развития либо необходимостью расселения видов, ведущих сидячий, малоподвижный или паразитический образ жизни. Личинки живут самостоятельно, активно питаются, растут, развиваются. У них имеется ряд специальных провизорных, т.е. временных, отсутствующих у взрослых форм, органов.

В зависимости от особенностей метаморфоза непрямой (личиночный) тип развития может быть:

• с неполным превращением;
• с полным превращением.

При развитии с неполным превращением личинка постепенно утрачивает временные личиночные органы и приобретает постоянные, характерные для взрослой особи (например, кузнечики). При развитии с полным превращением личинка сначала превращается в неподвижную куколку, из которой выходит взрослый организм совершенно непохожий наличнику (например, бабочки).

Прямой неличиночный (яйцекладный) тип развития имеет место у ряда беспозвоночных, а также у рыб, пресмыкающихся, птиц и некоторых млекопитающих, яйца которых богаты желтком. При этом зародыш длительное время развивается внутри яйца. Основные жизненные функции у таких зародышей осуществляются специальными провизорными органами — зародышевыми оболочками.

Прямой внутриутробный тип развития характерен для высших млекопитающих и человека, яйцеклетки которых почти лишены желтка. Все жизненные функции зародыша осуществляются через материнский организм. Для этого из тканей матери и зародыша развивается сложный провизорный орган — плацента. Завершается этот тип развития процессом деторождения.

Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов. Органогенез.

Зародыш становится трехслойным. Сущность процесса гаструляции заключается в перемещении клеточных масс. Клетки зародыша практически не делятся и не растут. Появляются первый признаки дифференцировки клеток.

Органогенез — образование комплекса осевых органов: нервной трубки, хорды, кишечной трубки, мезодермальных сомеитов. Дальнейшая дифференцировка клеток приводит к возникновению многочисленных производных зародышевых листков — органов и тканей. Из эктодермы формируются: нервная система, кожа, органы зрения и слуха. Из энтодермы формируются: кишечник, легкие, печень, поджелудочная железа. Из мезодермы — хорда, скелет, мышцы, почки, кровеносная и лимфатическая системы. В ходе органогенеза одни зачатки влияют на развитие других зачатков (эмбриональная индукция). Взаимодействие частей зародыша является основой его целостности. В период эмбрионального развития зародыш очень чувствителен к влиянию факторов среды. Такие вредные воздействия, как алкоголь, табак, наркотики, могут нарушить ход развития и привести к различным уродствам.

Постэмбриональное или послезародышевое развитие начинается с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек и длится до смерти организма. Оно бывает двух типов: прямое и непрямое.

При прямом развитии родившиеся потомки во всем сходны с взрослыми особями, обитают в той же среде и питаются той же пищей, что обостряет внутривидовую конкуренцию (птицы, пресмыкающиеся, млекопитающие, некоторые насекомые и др.).

При непрямом развитии новый организм появляется на свет в виде личинки, претерпевающей в своем развитии ряд превращений — метаморфозов (амфибии, многие насекомые). Метаморфоз связан с разрушением личиночных органов и возникновением органов, присущих взрослым животным. Например, у головастика в процессе метаморфоза, происходящего под влиянием гормона щитовидной железы, исчезает боковая линия, рассасывается хвост, появляются конечности, развиваются легкие и второй круг кровообращения.

Значение метаморфоза:

— личинки могут самостоятельно питаться, расти и накапливать вещества для формирования постоянных органов, обитая в среде, нехарактерной для взрослых особей;

— личинки могут играть важную роль в расселении организмов (например, личинки двухстворчатых моллюсков).

— разная среда обитания снижает интенсивность внутривидовой борьбы за существование.

Непрямое развитие особей является важным приспособлением, возникшим в ходе эволюции

Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 1752; Нарушение авторских прав?;

Тема 3.3 Постэмбриональное развитие

Терминология

1. Амнион – тело зародыша, окруженное водной оболочкой.

2. Метаморфоз – превращения в период развития.

3. Рост определенный – рост ограниченный сроком.

4. Рост неопределенный – продолжающийся всю жизнь.

5. Дивергенций – расхождение признаков.

6. Филогенез – историческое развитие организмов.

Постэмбриональный период развития

В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек заканчивается эмбриональный и начинается постэмбриональный период развития, завершающийся смертью организма.

Постэмбриональное развитие может быть прямым или сопровождаться превращением – метаморфозом.

При прямом развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм, в котором заложены все основные органы, свойственные взрослому организму (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие). Постэмбриональное развитие у этих животных сводится в основном к росту и половому созреванию. При развитии с метаморфозом из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка питается, растёт и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным.

Следовательно, при метаморфозе разрушаются личиночные органы и возникают органы, присущие взрослым животным.

Например, у асцидий (тип хордовых) образуется личинка, обладающая всеми основными признаками хордовых: хордой, нервной трубкой, жаберными щелями. Личинка свободно плавает, а затем прикрепляется к твёрдой поверхности и совершает метаморфоз: исчезает хвост, хорда и нервная трубка распадаются. Асцидия ведёт прикреплённый образ жизни. Строение личинки указывает на происхождение их от хордовых, ведущих свободный образ жизни. В процессе метаморфоза асцидии переходят к сидячему образу жизни, в связи с чем упрощается их организация.

Личиночная форма амфибий – головастик, для которого характерны жаберные щели, боковая линия, один круг кровообращения. В процессе метаморфоза, проходящего под влиянием гормона щитовидной железы исчезает хвост, появляются конечности, исчезает боковая линия, развиваются лёгкие

Обращает на себя внимание сходство ряда черт строения головастика и рыб

Примером полного метаморфоза может служить развитие насекомых. Гусеницы бабочек или личинки стрекоз резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания от взрослых животных. Таким образом, метаморфоз связан с переменой образа жизни или среды обитания.

С неполным метаморфозом протекает развитие у некоторых насекомых, например таракан.

Значение метаморфоза заключается в том, что личинки могут самостоятельно питаться и растут, накапливая клеточный материал для формирования постоянных органов, свойственных взрослым животным. Кроме того, свободноживущие личинки прикреплённых животных играют важную роль в расселении вида, в расширении ареала. Смена образа жизни или среды обитания в процессе онтогенеза благодаря тому, что личиночные формы некоторых животных обитают в иных условиях и имеют другие источники питания, снижает интенсивность борьбы за существование внутри вида.

В ряде случаев процессы, происходящие в индивидуальном развитии, указывают на события, имевшие место в филогенезе, т.е. процессе исторического развития данного вида.

Постэмбриональный период развития имеет разную продолжительность.

История открытия и изучения

Чтобы понимать, как появился и развивался онтогенез, нужно знать исследователей, которые внесли вклад в его изучение:

1. Христиан Пандер — изучал изменения насиженного яйца в течение 5 дней. Смог изучить все стадии (3) обособления слоев яйца до вылупления птенца.
2. Карл Бэр — исследовал эмбриональное развитие животных. Он издал книгу «История развития животных. Наблюдения и размышления».
3. Карл Гертнер — изучал растения, доказал, что у растений есть разделение по половым признакам.
4. Вильгельм Гофмейстер — доказал наличие оплодотворения у растений.

Исследователи изучают процесс онтогенеза как у людей, так и у животных, растений. Это позволяет проводить некоторые аналогии, устанавливать четкие разграничения.

Характеристика эмбриогенеза

Эмбриональное развитие, или эмбриогенез, также делится на несколько этапов. Кратко охарактеризовать их можно следующим образом:

• Дробление — это период, при котором клетки зиготы многократно делятся, но еще не растут. Так размеры клеток становятся все меньше. В результате этого процесса формируется бластула — небольшой шар с однослойной эпителиальной стенкой и полостью, которая заполнена жидкостью.
• Гаструляция. Следующий этап дробления — формирование гаструлы. Гаструла — это зародыш, состоящий из 2 слоев: эктодермы и энтодермы. После того как сформировалась бластула, на одном ее участке клетки начинают делиться быстрее и формируют полость — гастроцель. Процесс формирования гастроцели называется инвагинация. Низшие животные завершают на этом свой путь формирования.
• Гистогенез — стадия формирования тканей организма.
• Органогенез — процесс формирования органов.
• Нейруляция — период развития эмбриона, при котором закладываются хорда и нервная трубка. С нейруляции начинается гистогенез и органогенез зародыша.
• Дифференцировка клеток — процесс, при котором клетка становится специализированной, то есть, у клетки появляются признаки, характерные только данному типу клеток. Благодаря дифференцировке клеток у эмбриона развиваются различные органы и ткани.

Из каждого зародышевого листка формируются органы и ткани. Из эктодермы формируются кожа и ее придатки, нервная система, органы чувств. Из энтодермы — эпителиальная ткань, из которой впоследствии формируется печень, легкие и слизистые покровы. Мезодерма формирует соединительную ткань, мышечную ткань, сердечно-сосудистую систему, почки, половую систему.

Возрастная периодизация постнатального онтогенеза

Существует определенное разделение всех возрастных периодов постнатального онтогенеза человека. У каждого из них свои особенности и физиологически цели, поэтому мы рассмотрим их более детально.

Фактически, каждый период отражает определенные стадии физиологического и психологического развития, которые влияют на дальнейшую индивида.

Ювенильный

Это самый ранний этап развития человека, так как он начинается с момента рождения и продолжается до начала половой зрелости. Для него характерны процессы, начавшиеся еще на этапе эмбрионального развития, а именно – увеличение размеров тела в общем, и его органов по отдельности (рисунок 4).

Рисунок 4. Ювенильный период начинается с рождения

Именно на данном этапе формируются индивидуальные особенности организма человека, а также завершают развитие жизненно важные органы и системы. Позже других заканчивает формирование половая система и вторичные половые признаки.

Ювенильный период принято делить на несколько отдельных этапов, включающих грудной возраст, первое и второе детство, а также период развития подростков. Несмотря на то, что для каждого из них характерны свои особенности (к примеру, выпадение молочных зубов или формирование вторичных половых признаков), все индивидуумы ювенильного возраста имеют и нечто общее. Во-первых, они проходят определенные этапы развития, а во вторых – достигают нужных физиологических параметров для дальнейшего продолжения рода.

Зрелый

Период зрелости также называют репродуктивным, так как именно в этом возрасте человек достигает того уровня физического, психологического и интеллектуального развития, необходимого для продолжения рода (рисунок 5).

Несмотря на то, что половая зрелость наступает еще в конце ювенильного этапа, человек проходит еще несколько стадий до начала непосредственного размножения.

Стоит отметить, что период зрелости у людей длится несколько десятилетий. Как и у предыдущего этапа, у него есть свои особенности, в частности окончательное формирование всех органов и систем. Считается, что период зрелости не включает рост организма, хотя ученые доказали, что параметры человеческого тела меняются постоянно, даже после завершения активного детского периода роста.

Рисунок 5. Зрелость — самый продуктивный этап жизни

Переломный момент наступает после того, как половая и эндокринная система прекращают выполнять некоторые из своих функций. В это время организм становится непригодным для дальнейшего размножения, и наступает период старости.

Период старости

Основная характеристика последнего временного этапа онтогенеза человека выражается в процессах, обратных периоду роста в детстве, юности и зрелости. Процессы обмена веществ постепенно замедляются, а органы начинают работать хуже. Также наблюдается старение тканей (рисунок 6).

Рисунок 6. Старость — время угасания всех обменных процессов

Естественный процесс старения может иметь разную длительность, в зависимости от индивидуальных особенностей организма, среды обитания и условий жизни человека. Однако, вне зависимости от продолжительности, период старости заканчивается естественной смертью.

В видео наглядно показано, какие этапы проходит человек с момента рождения и до смерти.

Поделиться

15.04.2019
4 009

Онтогенез. Эмбриональное и постэмбриональное развитие

Например, подёнка в личиночном состоянии живёт 2-3 года, а во взрослом состоянии 2-3 часа или 2-3 дня. Взрослые особи не питаются из-за отсутствия ротового аппарата. После оплодотворения и откладки яиц они умирают. В большинстве случаев постэмбриональный период более продолжителен. У человека он включает стадию полового созревания, стадию зрелости и старости.

У млекопитающих наблюдается зависимость продолжительности жизни от длительности полового созревания и беременности.

Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. Различают рост неопределённый, продолжающийся в течение всей жизни и определённый, ограниченный каким-то сроком. Неопределённый рост наблюдается у деревьев, моллюсков. У многих животных рост прекращается вскоре после достижения полового созревания.

Биогенетический закон

Все многоклеточные организмы развиваются из одной оплодотворённой клетки. Развитие зародышей у животных, относящихся к одному типу, во многом сходно. На ранних стадиях развития зародыши позвоночных очень похожи. Эти факты подтверждаются справедливостью закона зародышевого сходства: «Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа».

Сходство зародышей разных систематических групп свидетельствует об общности их происхождения. В дальнейшем в строении зародышей проявляются признаки класса, рода, вида и, наконец, признаки, характерные для данной особи. Расхождение признаков зародышей в процессе развития называется эмбриональной дивергенцией и объясняется историей развития данного вида, отражая эволюцию той или иной систематической группы животных.

Изменчивости подвержены все стадии развития. Мутации затрагивают гены, обуславливающие особенности строения и обмена веществ у эмбрионов на самых ранних стадиях развития. Но структуры, возникающие у эмбрионов играют важную роль в процессах дальнейшего развития. Поэтому изменения на ранних стадиях обычно приводят к недоразвитию и гибели организма. Напротив, изменения на поздних стадиях, затрагивая менее значительные признаки, могут быть благоприятные для организма и в таких случаях подхватываются естественным отбором.

Появление в эмбриональном периоде развития признаков, свойственных далёким предкам, отражает эволюционные преобразования в строении органов.

Многочисленные примеры указывают на глубокую связь между индивидуальным развитием организмов и их историческим развитием.

Эта связь нашла выражение в биогенетическом законе: Онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть кратное и быстрое повторение филогенеза (исторического развития) вида, к которому эта особь относится.

Биогенетический закон сыграл важную роль в развитии эволюционных идей. В ряде случаев изменения, отличающие строение взрослых организмов от строения предков, появляются в эмбриональном периоде.

В некоторых случаях изменения возникают на средних стадиях развития.

Таким образом, в основе филогенеза лежат изменения, происходящие в онтогенезе отдельных особей.

Развитие организмов и окружающая среда. Организм не может жить вне среды обитания. Столь же невозможно и развитие организма вне окружающей среды. Например, куриное яйцо развивается только при определённой температуре. Не менее важен ионный состав для развития водных организмов. Всем видам не безразличны концентрация кислорода, содержание углекислоты и т.д.

В развитии зародыша существуют критические периоды, когда эмбрион более чувствителен к действию внешних агентов. Организм развивается в условиях, характерных для особей данного вида и вне этих условий развитие нарушается.

Таким образом, воздействия неблагоприятных факторов на организм в большинстве случаев обязательно сказываются на развитии потомства.

Опасные периоды эмбрионального развития

В течение всего эмбрионального развития можно выделить периоды, которые считаются наиболее опасными и уязвимыми, так как в это время происходит формирование жизненно важных органов.

1. 2-11 неделя, так как происходит формирование головного мозга.
2. 3-7 недели — идет закладка органов зрения и сердца.
3. 3-8 неделя — происходит формирование конечностей.
4. 9 неделя — закладывается живот.
5. 4-12 недели — идет формирование половых органов.
6. 10-12 неделя — закладка неба.

Рассмотренная характеристика эмбрионального периода еще раз подтверждает, что для развития плода самые опасные периоды считаются с 10 дня и до 12 недель. Именно в это время происходит формирование всех основных органов будущего организма.

Ведите здоровый образ жизни, постарайтесь оградить себя от вредного воздействия внешних факторов, избегайте общения с больными людьми, и тогда можно быть практически уверенным, что ваш малыш родится здоровым.

Типы телосложения

Индивидуальные особенности формы тела человека называют типом телосложения или конституцией. Это комплекс индивидуальных морфологических и физиологических особенностей, которые складываются в определенных социальных и природных условиях и проявляются в реакциях организма на различные воздействия. Внешнему строению тела соответствует определенное расположение органов и их внутреннее строение. Различают 3 типа телосложения человека: долихоморфный, брахиморфный и мезоморфный.

Астенический тип
Люди долихоморфного (астенического) типа отличаются высоким или выше среднего ростом, относительно коротким туловищем, малой окружностью груди, узкими плечами, длинными нижними конечностями. Среди литературных героев к этому типу можно отнести Дон Кихота. У таких людей относительно слабо развиты мышцы и подкожная жировая клетчатка. Внутренние органы обычно лежат ниже, как бы опущены, легкие длиннее, а сердце расположено почти вертикально.

Гиперстенический тип
Брахиморфный (гиперстенический) тип телосложения характеризуют средний или ниже среднего рост, относительно длинное туловище, значительный объем груди и живота, широкие плечи, короткие конечности. Пример: Санчо Панса. Внутренние органы у гиперстеников относительно большего, чем у астеников, размера и лежат несколько выше. Легкие укорочены, сердце расположено почти горизонтально.

Нормостенический тип
Люди мезоморфного (нормостенического) типа по своим пропорциям занимают среднее положение.

Особенности онтогенетического роста человеческого организма

Когда человек растет, у него изменяются основные пропорции тела. Например, у новорожденного ребенка длина головы в четыре раза меньше длины его тела. У детей в 5–6 лет голова меньше в шесть раз. А к двадцати годам соотношение головы к телу составляет 1:8.

Вместе с человеком растут, обновляются и меняются согласно возрасту органы и системы. В подростковом периоде быстро формируются и изменяются половые органы. Они начинают свою физиологическую работу, готовятся к репродуктивной функции.

Также появляются вторичные половые признаки. У девушек растут волосы на лобке и под мышками, увеличиваются молочные железы, начинается менструация, округляется таз. У парней заметен интенсивный рост волос на теле и на лице, меняется голос, созревает половая система.

В юношеском возрасте завершается период бурного роста и начинается относительно стабильный и длительный зрелый возраст.

Период зрелости условно разделяют на два небольших периода:

1. Первая стадия (до 35 лет);
2. Второй период (до 55 – 60 лет).

Это самый активный этап жизни каждого человека. Время возможностей, когда есть силы и время создавать семью, рожать детей, строить карьеру и развивать себя.

С 60 лет начинается период пожилого возраста. Организм человека после 60 лет начинает постепенно стареть, в органах возникают изменения. Эти перемены подробно изучает наука геронтология. Пожилой возраст длится от 60 до 75 лет. Затем начинается старческий возраст.

Границы возрастных изменений у всех национальностей и рас разные. При этом каждый индивид имеет свою генетическую предрасположенность к взрослению, старению и скорости изнашивания органов и систем.

Резервы организма человека

В каждом индивиде заложенные большие резервы. Как духовные, так и физические. Чаще всего ресурсы передаются по наследству, но некоторые люди способны увеличить способности организма с помощью тренировок. Известно, что за прошлое столетие спортивные рекорды существенно изменились.

А.А. Маркосян описывал ресурсы человека как надежный «банк» биологических систем, который обусловлен физическими показателями тела и особенностями организма.

https://youtube.com/watch?v=XuOS-AYESoY

На работоспособность и здоровье человеческого организма влияет множество факторов:

• изнашиваемость ресурсов – если человек живет на пределе возможностей, часто истощает себя чрезмерными нагрузками, много работает и мало отдыхает, то все запасы в организме истощаются, и он не успевает себя восстанавливаться;
• питание организма – качество продуктов, продуманное меню, в котором достаточно витаминов и минералов влияют на внешний вид и здоровье индивида;
• физическая нагрузка – при оптимальных нагрузках тело человека работает слажено, в то же время здоровью вредит полное отсутствие спорта либо чрезмерное истощение на тренировках;
• генетика и наследственные заболевания, способности и т. д.;
• эмоциональное здоровье человека. Сегодня уже многие врачи говорят о психосотатике и болезнях «от нервов». Если человек живет в стрессе, находится в депрессии либо в разрушительных отношениях – тело изнашивается быстрее, а органы начинают болеть и давать сбои в работе.