§43. Рост и развитие животных

Определения и обозначения

Рост животных — увеличение размеров и массы организма за счёт увеличения числа и размеров клеток. Это количественное изменение: животное становится крупнее, но его общий план строения может оставаться прежним. Рост не следует путать с простым набором массы, например из-за накопления жировых запасов или пищи в организме. Для оценки роста важны изменения самого тела, а не только цифра на весах.

Развитие животных — закономерные качественные изменения организма в течение жизни, включая формирование органов и изменение их функций. Например, в ходе развития одни структуры возникают, другие перестраиваются, а поведение и способности животного меняются. Понятие помогает описывать не размеры тела, а то, каким становится организм. Рост может сопровождать развитие, но не заменяет его.

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от его возникновения до смерти. В онтогенезе выделяют эмбриональный период, предшествующий рождению или выходу из яйца, и постэмбриональный период, который начинается после этого. Такое деление позволяет проследить, когда формируются органы и когда происходят дальнейшие изменения. Оно подходит для описания жизненного пути отдельного животного.

Метаморфоз — глубокое преобразование строения и образа жизни животного в ходе постэмбрионального развития. Он отличается от обычного увеличения размеров тем, что меняются признаки организма и его приспособленность к условиям жизни. Метаморфоз характерен для животных с непрямым развитием. Понимание термина помогает отличить личиночную стадию от просто молодой особи.

Как это устроено

Рост и развитие связаны, потому что изменение организма часто включает и увеличение клеток, и перестройку их работы. Однако эти процессы не тождественны: животное может стать крупнее, сохранив прежнюю форму тела и общий план строения. Качественные изменения возникают, когда формируются новые структуры или меняются функции уже существующих. Поэтому, описывая животное, нужно отдельно указывать, выросло ли оно и как изменилось.

В эмбриональный период из одной клетки — зиготы — постепенно формируются ткани, органы и системы органов. Сначала клетки многократно делятся, увеличивая их число, а затем многие из них растут. Дифференцировка — приобретение клетками различий в строении и функциях — позволяет им специализироваться и образовывать разные ткани. Без согласованного деления, роста и дифференцировки не возник бы организм со сложным строением.

После рождения или выхода из яйца развитие не прекращается: животное продолжает расти, взрослеть и приобретать способность к размножению. У одних видов молодая особь уже в основном похожа на взрослую, хотя меньше по размеру и ещё не достигла зрелости. У других между начальной и взрослой формами есть личиночная стадия. Личинка — молодая форма животного, существенно отличающаяся от взрослой строением или образом жизни.

При прямом развитии молодая особь похожа на взрослую и постепенно приобретает взрослые размеры и зрелость. Личиночной стадии, которая заметно отличалась бы от взрослого животного, нет. При непрямом развитии между молодым организмом и взрослой особью находится личинка, а переход к взрослому состоянию сопровождается метаморфозом. Такая смена форм связана с перестройкой организма, а не просто с его ростом.

Характер роста зависит от вида животного: он может быть ограниченным или продолжаться длительное время. У многих позвоночных рост постепенно замедляется после достижения зрелости, тогда как у некоторых животных он продолжается и позднее. У членистоногих твёрдый наружный покров не растёт непрерывно вместе с телом и ограничивает его увеличение. Поэтому они линяют — сбрасывают старый покров и образуют новый, что создаёт возможность для дальнейшего роста.

Сравнение прямого и непрямого развития животных

Сначала проверьте, есть ли у животного личиночная стадия, а затем выясните, происходит ли метаморфоз. Размер особи сам по себе не позволяет определить тип развития. Последняя строка показывает возможное экологическое значение различий, но оно зависит от конкретного вида.

Разбор задач

Масса увеличилась, а строение осталось прежним

Условие: за первый год жизни масса животного увеличилась в несколько раз, но форма тела и строение органов остались прежними. Нужно установить, какие изменения произошли. Сравним количественные признаки — размер и массу — с качественными, которые отражают перестройку организма. В условии качественные изменения не описаны.

1. Выделяем наблюдаемый факт: масса тела стала больше.
2. Определяем его тип: увеличение массы относится к количественным изменениям и является признаком роста.
3. Проверяем качественные признаки: форма тела и строение органов не изменились, поэтому оснований говорить о заметной перестройке развития нет.

Ответ: животное выросло. Указано увеличение массы, то есть рост, но описания качественных изменений, характерных для развития, нет. Это не доказывает, что развитие полностью отсутствовало: оно могло идти без заметной смены общего плана строения.

Развитие ящерицы и бабочки

Условие: сравните развитие ящерицы и бабочки и обоснуйте, у какого животного оно прямое, а у какого непрямое. Не будем судить только по тому, насколько молодая особь меньше взрослой: различия в размере бывают при обоих типах. Решающий признак — наличие личиночной стадии и преобразования. Сопоставим жизненные циклы животных.

1. У ящерицы из яйца выходит молодая особь, похожая на взрослую по общему плану строения.
2. У ящерицы нет отдельной личиночной стадии и метаморфоза, значит, её развитие прямое.
3. У бабочки есть личинка, которая отличается от взрослой особи и затем преобразуется; её развитие непрямое.

Ответ: ящерица развивается прямо, бабочка — непрямо. Основание для вывода — отсутствие личинки и метаморфоза у ящерицы и их наличие у бабочки. Одного сравнения размеров молодых и взрослых особей для классификации недостаточно.

Яйцо, личинка, куколка и взрослая особь

Условие: у насекомого обнаружены яйцо, личинка, куколка и взрослая особь. Требуется определить тип развития и объяснить, почему личинка и взрослая форма могут занимать разные экологические ниши. Экологическая ниша включает условия жизни и ресурсы, которые использует организм. Учитываем последовательность стадий и различия между ними.

1. В жизненном цикле есть личинка, следовательно, развитие не является прямым.
2. Переход от личинки через куколку к взрослой особи — метаморфоз, характерный для непрямого развития.
3. Сравниваем потребности стадий: личинка и взрослая особь могут питаться разной пищей или жить в разных местах.
4. Если их ресурсы различаются, они меньше конкурируют друг с другом.

Ответ: у насекомого непрямое развитие с полным метаморфозом. Различие ниш может уменьшать конкуренцию между молодыми и взрослыми особями за пищу и место обитания. Это возможное экологическое значение разделения стадий, а конкретные ресурсы зависят от вида.

Типичные ошибки

Ошибка — считать рост и развитие синонимами. Её допускают, потому что оба процесса часто происходят одновременно, и животное становится больше, пока взрослеет. Проверьте себя: рост описывает количество и размеры клеток, а развитие — качественные изменения строения и функций. Если изменились только размеры, нельзя автоматически утверждать, что произошла перестройка организма.

Ошибка — называть развитие прямым только потому, что животное рождается живым. Способ появления на свет не показывает, есть ли в жизненном цикле личинка. Определите тип по стадиям: если между рождением и взрослой формой есть личинка и метаморфоз, развитие непрямое. Живорождение само по себе не служит критерием.

Ошибка — считать любую молодую особь личинкой. Такое смешение возникает из-за того, что молодые животные отличаются от взрослых размером и незрелостью. При прямом развитии молодая особь похожа на взрослую и не проходит личиночного превращения. Проверьте, есть ли у неё особые строение и образ жизни, отличающие её от взрослой формы.

Ошибка — путать линьку с метаморфозом. Поскольку у некоторых животных линька происходит во время развития, эти процессы могут казаться одинаковыми. Линька означает смену наружного покрова, а метаморфоз — глубокое преобразование строения и образа жизни. Чтобы проверить вывод, спросите себя, сменился только покров или изменилась сама форма организма.

Связь с другими темами

Для понимания роста и развития нужно знать строение клетки и роль клеточного деления. Дифференцировка объясняет, как из клеток с разными функциями возникают ткани и органы. Представление об эмбриональном развитии помогает увидеть, что онтогенез включает не только жизнь после рождения или выхода из яйца. Эти знания связывают клеточные процессы с изменениями целого организма.

Тема пригодится при изучении размножения и жизненных циклов: по стадиям можно сравнивать разные группы животных. В экологии она помогает объяснять, почему молодые и взрослые особи используют разные ресурсы. В эволюции знания о развитии позволяют обсуждать, как особенности жизненного цикла связаны с приспособленностью видов.

Что запомнить

• Рост — количественное увеличение размеров и массы организма.
• Развитие — качественные изменения организма в течение жизни.
• Онтогенез включает эмбриональный и постэмбриональный периоды.
• При прямом развитии личиночная стадия и метаморфоз отсутствуют.
• При непрямом развитии есть личиночная стадия и происходит метаморфоз.
• Линька и метаморфоз — разные процессы.