§ 38. Розвиток тварин

Кожному виду тварин притаманний індивідуальний розвиток. Це розвиток особини від її народження до завершення життя. Так забезпечується неперервність поколінь, існування як окремих видів, так і життя на нашій планеті загалом. В індивідуальному розвитку тварин виділяють зародковий і післязародковий періоди.

Що відбувається під час зародкового розвитку тварин? Зародковий період індивідуального розвитку – це час, коли новий організм (зародок) розвивається всередині материнського або всередині яйця. Він завершується народженням: виходом з материнського організму або з оболонок яйця поза ним. У процесі зародкового розвитку тварин виділяють кілька послідовних етапів. Спочатку відбувається послідовний поділ зиготи та формування одношарового багатоклітинного зародка (мал. 203, 2-4).

Мал. 202. Запліднення та формування зародку у хордових тварин: 1 – сперматозоїд; 2 – яйцеклітина; 3 – послідовні етапи поділу зиготи; 4 – одношаровий зародок; 5 – двошаровий зародок; 6 – тришаровий зародок

У подальшому в зародка закладаються два або три шари клітин – зародкових листків. Спочатку утворюються два шари клітин: зовнішній та внутрішній (мал. 203, 5). На цьому етапі завершується ембріональний розвиток кишковопорожнинних. У більшості тварин згодом настає етап формування третього (середнього) зародкового листка (мал. 203, 6).

Отже, подібні між собою клітини одношарового зародка згодом дають початок різним типам клітин різних зародкових листків. Це відбувається внаслідок диференціації клітин.

Які особливості післязародкового розвитку тварин? Післязародковий розвиток тварин починається після народження або виходу з оболонок, що вкривають зародок, і триває до смерті. За цей час організм росте, розвивається, набуває здатності до розмноження. В організмів деяких видів після розмноження настає смерть (комахи-одноденки, лососеві риби – кета, горбуша тощо). В інших організмів (більшість хребетних тварин, річковий рак, деякі комахи, павукоподібні, молюски) здатність до розмноження зберігається певний час. Після її втрати смерть у таких організмів настає не відразу, а через деякий час (від кількох днів у комах до кількох років і десятків років у великих ссавців тощо). Цей час має назву період старіння, коли знижується рівень обміну речовин, в організмі відбуваються необоротні зміни.

У плацентарних ссавців, деяких сумчастих, акул одна із зародкових оболонок, які оточують зародок, зростається зі стінками розширеної частини статевих проток – матки. Таким чином, через кров матері до зародка потрапляють поживні речовини та кисень і виводяться продукти обміну речовин та вуглекислий газ. Процес появи на світ такого зародка має назву справжнього живородіння.

Якщо розвиток зародка відбувається за рахунок запасних поживних речовин яйця всередині материнського організму і зародок звільняється від яйцевих оболонок ще в материнському організмі, таке явище має назву яйцеживородіння (ящірка живородна, деякі змії, акваріумні рибки – гупі та мечоносці й ін.).

Якщо зародок розвивається у яйці поза материнським організмом і молода особина виходить з нього безпосередньо в зовнішнє середовище, то таке явище називають яйценародженням (більшість рептилій, комах, птахи, першозвірі тощо).

Післязародковий розвиток тварин може бути прямим або непрямим. Пригадайте, за прямого розвитку щойно народжена тварина загалом нагадує дорослу (мал. 204). Це відбувається тоді, коли зародковий період триває довше за рахунок живлення зародка поживними речовинами материнського організму (плацентарні ссавці, деякі хрящові риби, скорпіони) або яйця (рептилії, птахи, першозвірі). За прямого розвитку тварина народжується досить розвинена, що зменшує її вразливість до зовнішніх чинників.

Мал. 204. Тварини, яким властивий прямий розвиток: 1 – акула з акуленям; 2 – самка каракурта з павучатами; 3 – змії вилуплюються з яєць; 4 – птах з пташенятами; 5 – ведмедиця з ведмежатами

Прямий розвиток характерний для деяких кишковопорожнинних (гідри), малощетинкових червів (дощового черв’яка), деяких ракоподібних (річкового рака), павуків, прісноводних і наземних черевоногих молюсків, хрящових риб, рептилій, птахів, ссавців.

Непрямий розвиток характеризується тим, що особина, яка народжується (личинка), за своєю будовою відрізняється від статевозрілих (мал. 205) особин. Він має кілька послідовних фаз. На кожній з них тварина відрізняється певними особливостями будови та життєвих функцій.

Мал. 205. Тварини, яким властивий непрямий розвиток: 1 – метелик (а – яйця, б – гусениця, в – лялечка, г – доросла особина); 2 – лососева риба (а – ікра, б – личинка, в – доросла риба)

Личинка виконує кілька важливих біологічних функцій, спрямованих на забезпечення існування виду. Живильна функція полягає в тому, що тварина на цій фазі отримує багато поживних речовин, потрібних для завершення розвитку. Дорослі особини деяких видів комах не живляться взагалі, використовуючи запаси поживних речовин, накопичені личинкою (наприклад, шовковичний шовкопряд, оводи).

Функція раціонального використання ресурсів полягає в тому, що різні фази розвитку можуть бути розділені просторово і за способом та об’єктами живлення. Пригадайте, гусінь метеликів переважно живиться рослинами, тоді як дорослі особини – нектаром.

Ще одна функція – розселення. Личинки багатьох тварин, які ведуть малорухомий чи прикріплений спосіб життя (коралові поліпи, двостулкові молюски), здатні активно чи пасивно (за допомогою течій, вітру, інших організмів) розселятись на значні відстані, забезпечуючи поширення виду. Личинки паразитичних видів забезпечують зараження нових особин хазяїв.

Як ростуть тварини? Усім тваринам притаманний ріст.

Ріст організмів – це поступове збільшення їхньої маси і розмірів.

Ріст, який здійснюється протягом індивідуального розвитку, буває обмеженим і необмеженим. Обмежений ріст спостерігають у тих випадках, коли особина, сягаючи певних розмірів, його припиняє (зазвичай набувши здатності до розмноження: комахи, птахи, ссавці тощо). У разі необмеженого росту розміри і маса організмів збільшуються до їхньої смерті (молюски, хрящові та кісткові риби та ін.).

Залежно від будови покривів тіла, особливостей індивідуального розвитку та умов довкілля, ріст буває безперервним або періодичним. За безперервного росту організм поступово збільшується, доки не сягає певних розмірів або не настає його смерть. Періодичний ріст спостерігають у тих випадках, коли періоди збільшення розмірів чергуються з періодами, коли ріст припиняється. Наприклад, членистоногі ростуть під час линяння, коли скидаються старі покриви і ще не затверділи нові. Ріст припиняється також у тих тварин, які впадають у сплячку чи заціпеніння під дією несприятливих чинників.

ДОВЕДЕМО НА ПРАКТИЦІ

Лабораторне дослідження визначення віку тварин (на прикладі двостулкових молюсків і кісткових риб)

Обладнання, матеріали та об’єкти дослідження: мушлі двостулкових молюсків; луска кісткових риб (бажано великих екземплярів коропових риб), ручні лупи.

1. Візьміть до рук мушлю жабурниці (перлівниці тощо). Поверніть роговим шаром до себе. На темному тлі знайдіть смуги річного приросту.

2. За допомогою ручної лупи дослідіть кільця річного приросту, порахуйте їхню кількість. Використовуючи спеціальну літературу, визначте вік молюска.

3. За допомогою ручної лупи розгляньте кільцеві структури на лусці коропових риб. Рахуючи кільця попарно, визначте вік риби, луску якої ви досліджуєте.

Біологічний словничок: індивідуальний розвиток, зародковий і післязародковий періоди розвитку, ріст і розвиток тварин.

ПЕРЕВІРТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ

1. Які періоди виділяють у розвитку багатоклітинних тварин? 2. Які етапи проходить зародок тварини під час зародкового розвитку? 3. Чим характеризується післязародковий розвиток багатоклітинних тварин? 4. Що таке непрямий тип післязародкового розвитку? Яким тваринам він притаманний? 5. Чим характеризується прямий тип післязародкового розвитку? Для яких тварин він характерний? 6. Які функції можуть виконувати личинки?

Для допитливих і кмітливих

Яке біологічне значення того, що на фазі лялечки організм зазнає докорінної перебудови?

Творче завдання

Порівняйте особливості післязародкового розвитку багатоклітинних тварин і вищих рослин.

Запліднення, його види і формування статі

Запліднення – це процес з`єднання (злиття) зрілої чоловічої (сперматозоона) і жіночої (гамети) статевих клітин, наслідок якого утворюється одна клітина (зигота, яйце), що стає початком нового організму.

Існує два види запліднення:

• зовнішнє – коли сперматозоїди входять в зовнішнє середовище;
• внутрішнє – коли сперматозоїди потрапляють у жіночу статеву систему за допомогою спеціальних чоловічих статевих органів.

Під час статевих зносин у піхву випорскується 3-5 мілілітрів сперми, в якій міститься 200-500 мільйонів сперматозоонів. Сперма потрапляє головним чином у заднє склепіння піхви, куди обернене піхвова частина шийки матки. Зовнішній отвір каналу шийки матки стикається зі спермою, скупченою в задньому склепінні, що сприяє проникненню сперматозоонів у матку.

При статевому збудженні м`язи матки скорочуються, зовнішній зів шийки матки трохи відкривається, слизова пробка виступає з шийки матки і обволікається спермою, що потрапила в заднє склепіння. Після статевих зносин слизова пробка із сперматозоонами втягується у шийку матки. Але головною умовою проникнення сперматозоонів у матку є здатність їх самостійно рухатись. Вони переміщуються з піхви, що має кисле середовище, в шийку матки. Під його впливом частина сперматозоонів гине або втрачає життєздатність, а частина проникає в просвіт матки і маткових труб. Лужне середовище в шийці і тілі матки – найсприятливіше для життєдіяльності сперматозоонів. У ньому сперматозоони зберігають здатність рухатись протягом кількох діб (3-4 доби). Проте здатність до запліднення після проникнення в матку і маткові труби сперматозоони зберігають не довше двох діб. Сперматозоони, які проникли через маткові труби в черевну порожнину, гинуть протягом однієї доби.

Сперматозоони, які самостійно рухаються, через 0,5 – 1 год досягають порожнини матки, а ще через 1,5 – 2 год потрапляють в маткові труби, де вони стикаються з яйцеклітиною. Запліднення звичайно відбувається в ампулярній частині маткової труби.

До яйцеклітини, що потрапила в ампулярний кінець труби, рухається багато мільйонів сперматозоонів. На поверхні яйцеклітини утворюється так званий сприймальний горбик. Проникненню сперматозоонів у протоплазму яйцеклітини перешкоджають клітини променистого вінця і прозора оболонка. Сперматозоони, що вкривають поверхню яйцеклітини, виділяють ферменти (гіалуронідазу, муциназу), які збільшують проникливість променистого вінця і прозорої оболонки та сприяють проникненню в яйцеклітину кількох чоловічих статевих клітин.

Із кількох сперматозоонів, що проникли в яйцеклітину, тільки один бере участь у заплідненні. Ядро цього сперматозоона рухається назустріч ядру яйцеклітини і зливається з ним. Злиття статевих клітин є не просто додаванням, а взаємною асиміляцією ядерного матеріалу статевих клітин, унаслідок якої утворюється єдине ядро зиготи. При цьому батьківська спадковість, передана через головку (ядро) сперматозоона, об`єднається із материнською (і ядерною, і цитоплазматичною). Зигота що має подвійну спадковість, набуває властивості активно розмножуватись і диференціюватись. У ній різко посилюється обмін речовин, завдяки чому вона починає швидко розвиватися. Усі сперматозоони, що не потрапили в яйцеклітину, гинуть, розпадаються і всмоктуються слизовою оболонкою маткових труб.

При овуляції і заплідненні відразу декількох клітин утворюється декілька зародків, з яких розвиваються різнояйцеві близнюки (не дуже подібні одне до одного з різним генотипом). При розвитку декількох плодів з бластомерів однієї яйцеклітини народжуються близнята тієї самої статі і дуже схожі між собою (однояйцеві близнюки).

З моменту запліднення починається власне вагітність.

Формування статі, хромосоми

Основна роль у формуванні статі і передачі спадкової інформації належить хромосомам – елементам клітинного ядра, які складаються з дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). У кожній хромосомі міститься багато генів. Кожний ген впливає на розвиток певних специфічних особливостей і ознак організму. Клітини людини містять по 46 хромосом, із яких дві статеві. Вони визначають стать плода. У плода чоловічої статі одна хромосома жіноча (Х), друга – чоловіча (У). У плода жіночої статі дві жіночі хромосоми (ХХ). Тому при злитті в процесі запліднення двох жіночих хромосом (Х) народжується дівчинка, при злитті однієї жіночої (Х) і однієї чоловічої (У) хромосом – хлопчик.

Крім статевих, є хромосоми, які визначають усі спадкові ознаки майбутньої людини. Запліднена яйцеклітина одержує половину набору хромосом від матері, а половину – від батька. Під час поділу хромосом в статевих клітинах перерозподіляються різні спадкові ознаки, тому зрілі статеві клітини в кожної людини глибоко індивідуальні, і навіть діти одних батьків не можуть бути дуже схожими одне на одного, крім однояйцевих близнюків, у яких комплект хромосом однаковий (справжні близнюки). Близнюки, які походять із різних зародкових клітин (двох яйцеклітин), називаються несправжніми близнюками. Вони, як правило, різностатеві і несхожі один на одного. Встановлено, що ненормальний набір хромосом (наявність зайвої або недостача однієї) є причиною деяких природжених хвороб, наприклад Клайнфельтера (ХХV – 47 хромосом), Шершевського – Тернера (ОХ; 45 хромосом) та інші.

Спадкові захворювання виникають також унаслідок зміни (мутації) гена. До них належать гемофілія (природжена кровоточивість), дальтонізм, шизофренія, маніакально-депресивний синдром, „заяча губа”, „вовча паща” тощо.

Біологічне значення процесу запліднення полягає у відновленні хромосомного набору, притаманного даному виду. В заплідненій яйцеклітині у кожній парі гомологічних хромосом одна з них – батьківська, друга – материнська, і тому новий організм, який розвивається, несе в собі ознаки обох батьків, що збільшує спадкову мінливість. Цьому також сприяє процес мейозу, яким супроводжується дозрівання статевих клітин, а саме – обмін ділянки між гомологічними хромосомами в профазі, та незалежне розходження гомологічних хромосом в анафазі першого мейотичного поділу.

Порівняння статевого та безстатевого розмноження організмів

Використана література

1. П. Г. Жученко, В. І. Тарасюк – „Акушерство”
2. М. Є. Кучеренко, П. Г. Балан, Ю. Г. Вервес, Ю. О. Войтюк, В. М. Войцицький, О. П. Матишевська – „Біологія. Посібник для вступників до вузів”
3. М. Є. Кучеренко, П. Г. Балан, Ю. Г. Вервес – „Загальна біологія”