§ 18. Эмбриональный и постэмбриональный периоды развития

Определения и обозначения

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от момента образования зиготы до смерти. Зигота — клетка, возникающая после оплодотворения. Это понятие нужно, чтобы охватить всю жизнь организма, а не только его развитие до рождения.

Эмбриональный период — развитие организма от зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек. В это время формируется зародыш, закладываются его ткани и органы. Термин помогает обозначить этап, проходящий внутри яйца или организма матери.

Постэмбриональный период — развитие от рождения или выхода из яйца до смерти. Он включает рост, созревание, половую зрелость и старение. Такое определение показывает, что развитие не прекращается в момент рождения.

Метаморфоз — глубокая перестройка организма при непрямом постэмбриональном развитии. В результате личинка превращается во взрослую особь, меняя строение и образ жизни. Понятие позволяет отличить непрямое развитие от простого роста.

Как это устроено

Онтогенез начинается с образования зиготы, потому что именно в ней объединяется наследственный материал родителей и запускается развитие нового организма. Сначала идёт эмбриональный период, затем после рождения или выхода из яйца — постэмбриональный. Такая последовательность отражает постепенный переход от формирования тела к его росту, работе и возрастным изменениям.

В эмбриональном периоде зигота сначала проходит дробление: число клеток быстро увеличивается, а общий размер зародыша почти не меняется. Затем во время гаструляции клетки перемещаются и образуют зародышевые листки, из которых позднее развиваются ткани. После этого идёт органогенез — формирование органов, поэтому этапы расположены именно в такой последовательности.

Эмбрион не может самостоятельно добывать пищу, поэтому получает необходимые вещества и кислород из запасов яйца или организма матери. Условия внутри яйца либо материнского организма влияют на скорость и успешность развития. Поэтому недостаток питания, кислорода или неблагоприятные воздействия могут нарушить формирование зародыша.

После рождения организм начинает самостоятельно питаться, расти и совершенствовать работу органов. Постепенно он достигает половой зрелости, то есть приобретает способность к размножению, а затем проходят возрастные изменения и старение. Период считается завершённым только после смерти, потому что он охватывает всю последующую жизнь.

При прямом развитии молодая особь уже имеет общий план строения взрослого организма и главным образом увеличивается в размерах. При непрямом развитии появляется личинка, живущая и питающаяся иногда иначе, чем взрослая особь. Метаморфоз нужен для глубокой перестройки личинки во взрослый организм и уменьшает конкуренцию между ними.

Сравнение эмбрионального и постэмбрионального периодов развития

Сначала определите, к какому моменту жизни относится признак: до рождения и выхода из яйца или после него. Затем сравните источник питания и основные процессы. Таблица помогает быстро увидеть границу между периодами и различия вариантов постэмбрионального развития.

Разбор задач

1. Последовательность процессов эмбрионального развития

Нужно расположить три процесса: образование органов, дробление зиготы и гаструляцию. Задача проверяет знание этапов эмбриогенеза. Следует учитывать, что организм сначала увеличивает число клеток, затем формирует зародышевые листки и только после этого закладывает органы.

1. Первым идёт дробление зиготы, потому что оно создаёт многоклеточный зародыш.
2. Второй этап — гаструляция, во время которой формируются зародышевые листки.
3. Третьим идёт образование органов из тканей и листков зародыша.

Ответ: дробление зиготы → гаструляция → образование органов. Нельзя менять местами гаструляцию и органогенез, поскольку органы развиваются из уже сформированных зародышевых листков.

2. Рост подростка и половая зрелость

Нужно определить период для роста подростка, формирования вторичных половых признаков и достижения половой зрелости. Все эти процессы происходят после рождения, когда организм уже не является зародышем. Значит, решать задачу нужно по границе между рождением и внутриутробным развитием.

1. Рост подростка происходит после рождения, следовательно, он относится к постэмбриональному периоду.
2. Вторичные половые признаки формируются во время созревания организма, поэтому также относятся к этому периоду.
3. Половая зрелость завершает важный этап созревания, но не заканчивает онтогенез.

Ответ: все перечисленные процессы относятся к постэмбриональному периоду. После достижения зрелости продолжаются взрослая жизнь и старение.

3. Человек, бабочка и лягушка

Нужно сравнить тип развития трёх организмов и указать место метаморфоза. У человека молодая особь имеет общий план строения взрослого, а у бабочки и лягушки есть личиночные стадии. Поэтому решающим признаком будет наличие глубокой перестройки тела после выхода из яйца.

1. Человек развивается прямо: ребёнок похож на взрослого по общему строению, хотя растёт и созревает.
2. Бабочка развивается непрямо: из яйца выходит гусеница, затем после стадии куколки формируется взрослое насекомое.
3. Лягушка развивается непрямо: головастик превращается во взрослую особь, у него исчезает хвост и появляются конечности.

Ответ: у человека прямое развитие, у бабочки и лягушки — непрямое. Метаморфоз происходит при превращении гусеницы во взрослую бабочку и головастика во взрослую лягушку.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Онтогенез считают только эмбриональным развитием, потому что слово связывают с зародышем. На самом деле он продолжается до смерти. Проверьте себя: если определение не включает жизнь после рождения, оно неполное.

Ошибка 2. Рост и половое созревание относят к эмбриональному периоду, путая развитие с формированием зародыша. Эти процессы идут после рождения или выхода из яйца. Ориентиром служит граница начала постэмбрионального периода.

Ошибка 3. Дробление принимают за обычный рост, потому что в обоих случаях клетки делятся. При дроблении клеток становится больше, но общий размер зародыша почти не увеличивается. Сравните не число клеток, а размеры всего зародыша.

Ошибка 4. Любую молодую особь называют личинкой, хотя личинка сильно отличается от взрослой формой и образом жизни. При прямом развитии детёныш личинкой не является. Проверьте, есть ли перед взрослением глубокая перестройка — метаморфоз.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении клетки, митозе, оплодотворении и уровнях организации многоклеточного организма. Она связана с размножением, наследственностью и возрастными изменениями, поскольку развитие начинается после образования зиготы и зависит от наследственной программы. Эти сведения пригодятся при изучении эволюции, сравнении развития животных и основ эмбриологии человека.

Что запомнить

• Онтогенез — индивидуальное развитие организма от зиготы до смерти.
• Эмбриональный период заканчивается рождением или выходом из яйца.
• Постэмбриональный период начинается после рождения или выхода из яйца.
• Основные этапы эмбриогенеза — дробление, гаструляция и органогенез.
• При прямом развитии молодая особь похожа на взрослую.
• При непрямом развитии есть личинка и происходит метаморфоз.
• Рост, созревание и старение относятся к постэмбриональному периоду.