§43. Рост и развитие животных

Определения и обозначения

Рост животных — увеличение размеров и массы организма за счёт увеличения числа и размеров клеток. Он отражает количественные изменения тела. Если масса выросла только из-за накопления жира, воды или запасных веществ, это ещё не означает полноценного роста организма.

Развитие животных — последовательные качественные изменения организма на протяжении жизни. В ходе развития возникают новые структуры, органы, функции и формы поведения. Это понятие помогает описать не только увеличение тела, но и его постепенное усложнение или перестройку.

Эмбриональное развитие — развитие животного от образования зиготы до рождения или выхода из яйца. Оно включает дробление, формирование зародышевых листков, тканей, органов и систем органов. По этому периоду можно проследить, как из одной клетки возникает целостный организм.

Постэмбриональное развитие — изменения организма после рождения или выхода из яйца до смерти. Оно бывает прямым, когда молодая особь похожа на взрослую, и непрямым, когда имеется личиночная стадия и последующий метаморфоз. Такое различие помогает классифицировать жизненные циклы животных.

Как это устроено

Рост и развитие связаны, потому что увеличение тела обычно сопровождается изменениями клеток, тканей и органов. Однако они не тождественны: организм может расти, сохраняя общий план строения, а развитие обязательно включает качественные преобразования. Например, увеличение размеров детёныша — преимущественно рост, а появление зрелых органов размножения — проявление развития.

Эмбриональное развитие начинается с дробления зиготы, то есть серии митотических делений без значительного увеличения общего объёма зародыша. Затем клетки распределяются и образуют зародышевые листки, из которых развиваются ткани и органы. Такая последовательность необходима, чтобы клетки получили разное строение и специализацию, а тело приобрело согласованную систему органов.

Направление развития задаётся наследственной программой, содержащей информацию о сроках и последовательности формирования признаков. Среда может ускорять, замедлять или нарушать этот процесс, потому что клетки нуждаются в энергии и определённых условиях для деления и специализации. Особенно важны полноценное питание, температура, вода, кислород, свет, влажность и отсутствие вредных воздействий.

При прямом развитии молодая особь уже имеет основные черты взрослого животного и постепенно увеличивается, меняя пропорции и достигая половой зрелости. При непрямом развитии из яйца выходит личинка, которая может сильно отличаться от взрослой по строению, питанию и образу жизни. Во время метаморфоза личиночные органы перестраиваются или исчезают, а формируются признаки взрослой особи.

Рост бывает ограниченным, если после достижения определённых размеров почти прекращается, и неограниченным, если продолжается в течение всей жизни. У млекопитающих и птиц он в основном завершается после созревания, хотя отдельные ткани обновляются постоянно. У многих рыб, земноводных и пресмыкающихся размеры могут увеличиваться дольше, но темп роста меняется по сезонам и периодам жизненного цикла.

Сравнение прямого и непрямого постэмбрионального развития

Пользуясь таблицей, сначала определите, есть ли личинка, а затем сравните её со взрослым животным. Если личинка проходит глубокое преобразование, развитие является непрямым. Одного факта появления животного из яйца недостаточно для определения типа развития.

Разбор задач

Задача 1

Условие: у животного увеличилась масса тела, но не изменились строение и функции органов. Определите явление и объясните ответ.

1. Сопоставим условие с признаками роста и развития.
2. Изменение массы является количественным признаком, но новые органы и функции не появились.
3. Значит, качественного преобразования организма не произошло. Если масса связана с накоплением запасов, это тем более не полноценный рост.

Ответ: описано количественное увеличение массы, а не развитие. При накоплении жира или воды его нельзя автоматически считать ростом организма.

Задача 2

Условие: сравните развитие бабочки и ящерицы, укажите наличие личиночной стадии и метаморфоза.

1. У бабочки из яйца выходит гусеница, которая отличается от взрослого насекомого строением, питанием и образом жизни.
2. Гусеница проходит стадии куколки и превращения во взрослую бабочку, поэтому здесь есть метаморфоз.
3. Детёныш ящерицы похож на взрослую особь и постепенно растёт, не проходя личиночной стадии и глубокого превращения.

Ответ: бабочка развивается непрямо, а ящерица — прямо.

Задача 3

Условие: у первого животного из яйца выходит особь, похожая на взрослую, а у второго — личинка, заметно отличающаяся от взрослого животного.

1. У первого животного личиночная стадия отсутствует, поэтому его развитие прямое.
2. У второго животного есть личиночная стадия, следовательно, развитие непрямое.
3. Второй организм сначала живёт и питается как личинка, затем его органы и тело перестраиваются. В результате метаморфоза формируется взрослая особь с иным строением и образом жизни.

Ответ: первое животное развивается прямо, второе — непрямо; его личинка превращается во взрослую особь в ходе метаморфоза.

Типичные ошибки

Ошибка: считать рост и развитие синонимами. Так думают из-за того, что оба процесса идут в течение жизни, но рост выражает количество, а развитие — качество. Проверьте себя: появились ли новые структуры или функции, а не только увеличились размеры?

Ошибка: называть развитие прямым только потому, что животное появляется из яйца. Яйца бывают и у животных с личиночной стадией. Нужно выяснить, похожа ли молодая особь на взрослую и есть ли метаморфоз.

Ошибка: считать личинку просто маленькой взрослой особью. У личинки могут быть другие органы движения, питание и среда обитания. Сравните её строение и образ жизни со взрослым животным.

Ошибка: считать, что все животные растут одинаково и непрерывно. Рост может прекращаться после созревания или продолжаться всю жизнь с разной скоростью. Учитывайте вид животного и этап его жизненного цикла.

Связь с другими темами

Для понимания роста и развития нужны знания о строении клетки и тканей, размножении животных и образовании зиготы. Деление клеток объясняет увеличение их числа, а специализация — появление различных тканей и органов. Поэтому тема объединяет сведения о клеточном уровне и организме в целом.

Эти понятия связаны с эмбриологией — наукой о развитии зародыша, и с индивидуальным развитием организма на протяжении жизни. Они пригодятся при изучении жизненных циклов, размножения и эволюции животных. Сравнение типов развития помогает понять приспособление видов к разным условиям среды.

Что запомнить

• Рост — количественное увеличение размеров и массы организма.
• Развитие включает последовательные качественные изменения организма.
• Эмбриональное развитие начинается с образования зиготы.
• Постэмбриональное развитие происходит после рождения или выхода из яйца.
• При прямом развитии личиночная стадия отсутствует.
• При непрямом развитии есть личиночная стадия, а превращение организма называется метаморфозом.