§ 21. Рост и развитие организмов

Определения и обозначения

Рост — увеличение массы и размеров организма или его частей. Это количественное изменение, потому что меняются измеряемые величины: длина, высота, объём, масса или число клеток. Понятие помогает отличить простое увеличение организма от перестройки его строения.

Развитие — качественные изменения организма, связанные с его усложнением и приобретением новых свойств. В результате возникают новые органы, функции и способы взаимодействия с окружающей средой. Поэтому развитие показывает не только, насколько организм стал больше, но и каким он стал.

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от его возникновения до конца жизни. Он включает рост, созревание, размножение, старение и другие изменения. Этот термин нужен, чтобы описывать весь жизненный путь одной особи, а не только период до взрослого состояния.

Эмбриональное и постэмбриональное развитие — два этапа онтогенеза. Первое идёт до рождения или выхода из яйца, второе — после этого события и продолжается до конца жизни. Такое деление помогает связать формирование организма внутри оболочек с его дальнейшим ростом и жизнедеятельностью.

Как это устроено

Рост организма происходит за счёт увеличения размеров клеток и их числа. Клетки могут делиться, поэтому из одной клетки образуются две дочерние, а общая масса организма увеличивается. Новые клетки затем объединяются в ткани, благодаря чему растут не только отдельные клетки, но и целые органы.

Развитие включает рост, но не сводится к нему. В ходе дифференцировки клетки приобретают различное строение и начинают выполнять особые функции: одни становятся мышечными, другие — нервными или покровными. Из согласованно работающих тканей формируются органы и системы органов.

Онтогенез начинается с образования нового организма и продолжается на протяжении всей его жизни. У животных обычно выделяют возникновение организма, эмбриональный период, рождение или выход из яйца, постэмбриональный рост и созревание, а затем старение и смерть. У растений последовательность включает образование семени или другого зачатка, прорастание, рост, цветение, плодоношение и старение.

Эмбриональное развитие сопровождается закладкой тканей и органов, потому что клетки зародыша делятся, перемещаются и специализируются. После рождения или выхода из яйца организм продолжает расти, созревать и изменяться с возрастом. Постэмбриональные изменения зависят от наследственных особенностей и условий среды, например питания и температуры.

При прямом развитии молодая особь в целом похожа на взрослую по основному плану строения. Она отличается меньшими размерами и незрелостью органов, но постепенно растёт и достигает взрослого состояния. При развитии с превращением есть личиночная стадия: личинка живёт и питается иначе, а затем её тело перестраивается, как у головастика при превращении в лягушку.

Сравнение роста и развития организма

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, изменился ли размер организма или появились новые свойства. Затем сопоставьте наблюдение с клеточными процессами. Если организм стал больше и одновременно изменил строение, значит, рост и развитие происходят вместе.

Главный ориентир — вопрос о характере изменения. Увеличение высоты относится к росту, а формирование нового органа или изменение способа дыхания — к развитию.

Разбор задач

Задача 1

Условие: У растения за месяц увеличились высота и масса. Определите, какое изменение наблюдали.

1. Выделим признаки изменения: увеличились высота и масса растения.
2. Оба признака можно измерить количественно, поэтому они описывают размеры и массу организма.
3. Количественное увеличение размеров и массы соответствует определению роста. О развитии по этим данным говорить нельзя, потому что новые органы или функции не указаны.

Ответ: наблюдали рост растения.

Задача 2

Условие: У головастика сформировались конечности, изменились органы дыхания, и он превратился в лягушку. Объясните, какие процессы происходили.

1. Появление конечностей и изменение органов дыхания означают перестройку строения и функций организма.
2. Такие изменения являются качественными, поэтому относятся к развитию. Превращение головастика в лягушку называют метаморфозом.
3. Одновременно головастик увеличивался в размерах, то есть происходил и рост. Однако главным признаком задачи является глубокая перестройка организма.

Ответ: происходили рост и качественное развитие с превращением, или метаморфоз.

Задача 3

Условие: Сравните развитие бабочки и курицы: укажите, где есть личиночная стадия, и определите тип развития.

1. У бабочки из яйца выходит гусеница. Она заметно отличается от взрослой бабочки, затем проходит стадии куколки и взрослого насекомого.
2. Наличие личинки и резкая перестройка тела показывают развитие с превращением.
3. Цыплёнок похож на взрослую курицу по общему плану строения и постепенно увеличивается и созревает. Отдельной личиночной стадии нет, поэтому развитие курицы прямое.

Ответ: бабочка развивается с превращением, а курица — прямым способом.

Типичные ошибки

Ошибка — считать рост и развитие синонимами. Так происходит, потому что оба процесса идут в течение жизни и часто наблюдаются одновременно. Проверьте себя: увеличение массы — рост, а появление новых органов или функций — развитие.

Ошибка — думать, что рост возможен только за счёт увеличения размеров клеток. Это неверно, потому что клетки также делятся, образуя новые клетки и ткани. Уточните, учитывается ли в примере увеличение числа клеток.

Ошибка — путать онтогенез с эмбриональным развитием. Эмбриональный период заканчивается рождением или выходом из яйца, а онтогенез продолжается после этого до конца жизни. Проверьте, включает ли выбранное определение рост, созревание и старение.

Ошибка — считать, что при прямом развитии молодая особь полностью такая же, как взрослая. Она похожа по основному плану строения, но ещё меньше и не достигла зрелости. Сравните не только внешний вид, но и наличие личиночной стадии.

Связь с другими темами

Перед изучением роста и развития нужно знать строение клетки и её деление. Деление объясняет появление новых клеток, а специализация — образование тканей и органов. Без этих процессов невозможно понять, как организм увеличивается и усложняется.

Тема связана с размножением, потому что именно с возникновения нового организма начинается его онтогенез. Она также помогает изучать наследственность: наследственная информация влияет на темп роста и особенности развития. Условия среды могут изменять проявление этих признаков.

Знания о росте и развитии пригодятся при изучении жизненных циклов организмов. С их помощью можно сравнивать размножение, созревание и превращение у разных видов. Это особенно важно для понимания различий между животными, растениями и человеком.

Что запомнить

• Рост — количественное увеличение размеров и массы организма.
• Развитие — качественные изменения организма в течение жизни.
• Онтогенез охватывает весь путь организма от его возникновения до конца жизни.
• Рост и развитие тесно связаны, но не являются одним и тем же процессом.
• В онтогенезе выделяют эмбриональный и постэмбриональный периоды.
• Развитие бывает прямым и с превращением.