Текст книги "Биология. Животные. 7 класс"

1. Почему половое размножение эволюционно более прогрессивный способ, чем бесполое?

2. Каковы преимущества живорождения?

Способность воспроизводить себе подобных – одно из основных свойств живого. У животных, как и у растений, существуют два основных типа размножения – бесполое и половое. В биологическом плане более прогрессивным оказалось половое размножение, так как в этом случае наследуются признаки двух организмов и в результате комбинации наследственных признаков потомство может быть более приспособленным к условиям среды, чем родители.

У большинства животных, размножающихся половым путем, существуют специальные органы размножения, с помощью которых половые клетки родителей соединяются, в результате чего образуется новое существо, несущее наследственность обоих родителей.

Впервые половая система, состоящая из половых органов, т. е. половых желез и протоков, проводящих половые клетки, возникает у плоских червей. Плоские черви являются гермафродитами: в их теле функционируют одновременно и мужская половая система, состоящая из семенников, семяпроводов и мужского полового отверстия, и женская половая система, состоящая из яичников, яйцеводов, матки и женского полового отверстия (рис. 180).

Круглые черви являются раздельнополыми организмами.

Усложнение органов размножения наблюдается у членистоногих и моллюсков. Длительное развитие личинок во внешней среде, их превращения привели к большому снабжению женских половых клеток питательными веществами. Возникли сложные белковые оболочки, защищающие зародыш.

У хордовых животных происходит дальнейшее усложнение половых органов. Хордовые – в основном раздельнополые организмы, у которых наружное оплодотворение, характерное для более низкоорганизованных животных, сменяется внутренним оплодотворением – у представителей более эволюционно развитых групп.

У самок и самцов ланцетника половые органы (семенники и яичники) парные. Располагаются в стенках околожаберной полости и не имеют половых протоков. Созревшие половые клетки – спермии и яйцеклетки, или яйца (икринки), через разрывы стенок половых желез выпадают вначале в околожаберную полость, подхватываются потоком воды и выносятся наружу. Оплодотворение яйцеклеток икринок наружное.

У рыб яйцеклетки и сперматозоиды развиваются в яичниках и семенниках, расположенных в полости тела. Для их вывода существует специальное половое отверстие. Оплодотворение у большинства рыб наружное, но есть некоторые рыбы с внутренним оплодотворением и живорождением. К ним относятся морской окунь, а также некоторые аквариумные рыбы, такие как гуппи, меченосцы, моллинезии. Их икринки после оплодотворения развиваются в теле матери, а затем из них появляются мальки, способные самостоятельно плавать и питаться. Число мальков во много раз меньше, чем у рыб, откладывающих икру.

Половые органы земноводных парные, у самцов – семенники продолговатой формы, у самок – зернистые яичники, располагающиеся в полости тела. Половые клетки – яйца и сперматозоиды – через извитые каналы яйцеводов и семяпроводов выносятся в клоаку. У бесхвостых земноводных оплодотворение наружное, а у хвостатых – внутреннее.

Половые органы у пресмыкающихся и у земноводных сходны: они лежат в полости тела по бокам позвоночника. Каналы семенников и яичников открываются в клоаку. Оплодотворение происходит внутри организма самки. Для спаривания у пресмыкающихся есть специальные органы. Откладываемые самкой яйца снабжены большим количеством желтка и защищены от внешних повреждений кожистой оболочкой (у змей и ящериц) или скорлупой (у черепах и крокодилов).

Рис. 180. Схема строения половой системы плоских червей: 1 – семенники; 2 – семяпровод; 3 – половое отверстие. Яйцеклетки содержат: 4 – яичник; 5 – яйцевод; 6 – матка; 7 – половое отверстие

Половые органы птиц лежат в брюшной полости. У самцов – бобовидные семенники и семяпроводы открываются в клоаку. У самки обычно развит левый яичник и непарный длинный яйцевод, также открывающийся в клоаку. Яйца в яичнике формируются не одновременно. Оплодотворение яиц происходит в верхней части яйцевода, где они покрываются белковой оболочкой, а в нижней – известковой скорлупой. При выходе из яйцевода скорлупа яиц у птиц некоторых видов окрашивается.

Половая система млекопитающих характеризуется наибольшей сложностью. Органы размножения находятся в полости тела. У самцов они представлены двумя семенниками, семяпроводами и совокупительным органом. Органы размножения самок – два яичника, яйцеводы, матка и влагалище. Яйцеклетка, созревшая в яичнике, при встрече со сперматозоидом оплодотворяется в верхних отделах яйцевода. Продвигаясь по яйцеводу, оплодотворенное яйцо превращается в многоклеточный зародыш и затем попадает в матку. Зародыш в матке хорошо защищен и получает от матери питание через плаценту – орган, осуществляющий связь между матерью и зародышем в период его внутриутробного развития. В матке происходит формирование детеныша. Млекопитающие рождают живых детенышей.

Таким образом, эволюция органов размножения шла по пути появления специализированных половых желез живорождения; органов для развития зародыша внутри материнского организма; сокращения численности детенышей в процессе размножения.

Размножение: бесполое, половое. Половая система. Половые органы. Гермафродитизм. Раздельнополость. Яичники. Яйцеводы. Матка. Семенники. Семяпроводы. Плацента.

1. У каких животных органы размножения отсутствуют?

2. Какие животные называются гермафродитами?

3. У каких животных наблюдается живорождение?

4. Что позволяет утверждать, что развитие зародыша млекопитающего в специализированном органе тела лучше, чем в естественной среде обитания?

Знаете ли вы, что:

Самой плодовитой из рыб считается луна-рыба, которая выметывает до 300 млн икринок.

1. Что такое размножение?

2. Чем отличается бесполое размножение от полового?

3. Как образуется зародыш животного?

Размножение животных – обычное и необходимое явление в природе. Молодые организмы сменяют умерших животных, если нет резких изменений среды, вид продолжает свое существование. Процесс воспроизведения организмами себе подобных называется размножением. Существует два способа размножения – бесполое и половое.

При бесполом размножении новый организм может возникнуть в результате деления материнского на две или несколько частей.

Если при делении простейших наблюдается появление двух новых организмов и при этом старый как бы исчезает, то можно говорить о потенциальном бессмертии этих животных.

Простым делением родительской клетки на две дочерние размножаются амебы, эвглены, инфузории. Процесс деления происходит следующим образом. Материнская клетка перестает питаться, освобождается от ненужных продуктов жизнедеятельности, вытягивается. Вначале делится ядро. Оно удлиняется, затем перешнуровывается пополам. Одновременно образуется перетяжка клетки. Во время деления клетки надвое цитоплазма, сократительные вакуоли, жгутики распределяются по двум половинкам, недостающие органоиды в обоих клетках формируются заново. Заканчивается процесс деления расхождением молодых дочерних клеток (рис. 181).

У внутриклеточных паразитических простейших, вызывающих заболевания человека и других позвоночных животных, размножение сопровождается делением материнской клетки на огромное число новых. Процесс начинается с ядра, которое многократно делится. Каждое вновь образовавшееся ядро окружается цитоплазмой и покрывается тонкой оболочкой. Такие мелкие клетки затем выходят наружу, питаются, растут, вновь попадают в организм хозяина и приступают к размножению путем множественного деления.

Рис. 181. Схема деления амебы

Пресноводные гидры размножаются почкованием и половым путем. Почкование – тип бесполого размножения. Вначале снаружи на теле гидры образуется выпячивание стенки тела – почка, она постепенно растет. На ее свободном конце формируются щупальца, прорывается рот, и внешне она становится похожа на маленькую гидру. Сформировавшаяся молодая гидра у основания отделяется от материнского организма прикрепляется подошвой дну водоема и ведет самостоятельную жизнь (рис. 182). Почкование гидр осуществляется в теплое время года при обилии пищи.

С наступлением холодов пресноводные гидры размножаются половым способом. Снаружи на теле гидр возникают бугорки (рис. 183). Внутри одних образуются мужские половые клетки – сперматозоиды, в других – женские половые клетки – яйцеклетки. Созревшие сперматозоиды через разрывы стенки бугорка выходят наружу. Это очень маленькие продолговатые клетки с ядром и цитоплазмой, жгутик помогает им передвигаться в воде. Достигнув бугорка с яйцеклеткой, сперматозоиды проникают в него, и один сливается с яйцеклеткой.

Процесс слияния яйцеклетки со сперматозоидом называется оплодотворением. Оплодотворенная яйцеклетка образует плотную оболочку, содержимое ее многократно делится – это развивается зародыш. Зимой гидры погибают, однако зародыши под плотными оболочками остаются жизнеспособными. Весной из них развиваются новые гидры, сочетающие признаки обоих родительских организмов.

Среди червей много гермафродитов, которые имеют в организме как женские, так и мужские половые органы. Оплодотворение может осуществляться перекрестно, если происходит разновременное созревание женских и мужских половых клеток. Возможно оплодотворение яйцеклеток сперматозоидами этого же животного, если половые клетки созревают одновременно.

У раздельнополых моллюсков самцы выбрасывают половые клетки в воду, откуда они попадают в тело самки и оплодотворяют яйца.

Рис. 182. Бесполое размножение гидры – почкование

Рис. 183. Половое размножение гидры

Ракообразные и иглокожие в основном раздельнополые.

Пауки и насекомые раздельнополы. Оплодотворение у них обычно внутреннее.

Все хордовые животные размножаются половым путем. Сперматозоиды у хордовых образуются в мужских половых железах – семенниках. Яйцеклетки образуются в парных женских половых железах – яичниках. Яичники имеются только у самок.

У большинства рыб и земноводных яйцеклетки оплодотворяются сперматозоидами в окружающей их водной среде.

У пресмыкающихся, птиц и млекопитающих внутреннее оплодотворение. Яйцеклетки этих животных оплодотворяются в половых путях самок. Пресмыкающиеся и птицы размножаются путем откладки оплодотворенных яиц с большим количеством желтка. Ящерицы и змеи откладывают яйца, покрытые снаружи кожистой оболочкой, а крокодилы, черепахи и птицы откладывают яйца в известковой скорлупе. Пресмыкающиеся обычно помещают кладку в песок, почву, гниющие листья или среди камней. Зародыши в яйцах развиваются под влиянием тепла окружающей среды или в результате выделения тепла гниющими растениями. Птицы строят гнезда для откладывания в них яиц, которые насиживают.

У живородящей ящерицы, обыкновенной гадюки развитие зародыша заканчивается в организме самки. В этом случае наблюдается живорождение.

У млекопитающих оплодотворение внутреннее, зародыш развивается в особом органе самки – матке. На свет рождаются вполне сформированные детеныши. Самка выкармливает их молоком, вырабатывающимся в специальных железах.

Деление: надвое и множественное. Размножение: бесполое и половое. Почкование. Живорождение. Оплодотворение: внешнее, внутреннее.

1. В чем основные различия бесполого и полового размножения?

2. Почему гермафродитизм не получил широкого распространения в природе?

3. Докажите, что внутреннее оплодотворение и развитие зародыша в материнском организме наиболее совершенно.

Знаете ли вы, что:

Продолжительность деления материнской клетки у простейших весьма различна: у амеб – от 3 мин до 7,5 ч; у солнечников – около 30 мин; у инфузорий – от 30 мин до 2 ч.

Половое размножение в процессе эволюции животных появилось позже бесполого.

1. Что обозначает термин «развитие»?

2. От чего зависит продолжительность каждой стадии развития?

У животных, размножающихся половым путем, период от оплодотворения яйца до конца жизни называется индивидуальным развитием. Развиваясь внутри яйца, зародыш, достигнув определенного возраста, разрывает его оболочку и начинает свою личиночную жизнь.

Всех личинок по их внешнему виду можно разделить на две группы: похожих на взрослое животное и непохожих на него. Животные, у которых личиночные и взрослые особи похожи, развиваются без превращения. У других животных наблюдается метаморфоз, или развитие с превращением (рис. 184).

Рис. 184. Метаморфоз у животных, или развитие с превращением: I – стадия яйца; II – личиночные стадии; III – стадия куколки; IV – взрослое животное. А – многощетинковый червь полихета; Б – брюхоногий моллюск; В – морской еж; Г – жук майский; Д – лягушка

Рис. 185. Офиура и ее личинка

Личинки, непохожие на взрослых родителей, могут отличаться не только внешним обликом, но и совершенно другими покровами тела, строением органов питания, способами дыхания, поведением, способами передвижения и т. д. Изучение личинок и взрослых особей позволяет ученым узнать многие тайны природы и лучше разобраться в эволюции разных видов.

Например, личинки иглокожих имеют двустороннюю симметрию, а взрослые животные – лучевую, и это позволяет считать, что предки их имели симметрию, как у современных личинок (рис. 185). Такие факты сближают иглокожих и хордовых.

Интересен метаморфоз в развитии многих животных. Так, у цепня свиного из яйца выходит личинка с шестью крючьями; затем она превращается в финну – пузырек с расположенными внутри головкой и шейкой; вскоре у взрослого червя пузырек отваливается, а шейка растет и делится на новые членики. Причем каждое превращение происходит при условии смены хозяина. Такие стадии развития необходимы для выполнения разных задач, которые способствуют процветанию и распространению вида (рис. 186).

Взрослые кольчатые черви нереиды живут в илистом грунте, а личинки их свободно плавают, что позволяет виду расселяться на новых территориях.

Личинки пресноводных двустворчатых моллюсков, являясь наружными паразитами рыб, вгрызаются в их кожу и питаются соками этих хозяев. Взрослые моллюски служат фильтраторами воды.

Личинки бабочек – червеобразные гусеницы, питающиеся растительной пищей, превращаются в куколок и временно замирают. Выйдя из куколок, насекомые покрываются хитиновым покровом, меняют характер питания и приобретают способность к полету (рис. 187).

Метаморфоз свойствен и позвоночным животным. Так, личинки лягушки – головастики, внешне похожие на рыб. В процессе развития головастика с превращением его в лягушку он теряет жабры и хвост, приобретает конечности и меняет характер питания.

Рис 186. Метаморфоз цепня

Рис. 187. Метаморфоз мотылька лугового

У животных, развивающихся без превращения, личинка растет, может несколько раз линять, если покрыта хитиновым покровом, и все это время напоминает по внешности взрослое животное. Это наблюдается у дождевых червей, пауков, клопов, кузнечиков, тараканов, рыб, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих.

В зависимости от условий развитие личиночных стадий может протекать в различные сроки. Удлинение сроков развития обычно наблюдается при пониженных температурах и недостатке пищи.

Следовательно, на примере развития животных можно убедиться в существовании взаимосвязей организма со средой его обитания.

Лабораторная работа № 14

Определение возраста животных

Оборудование:

лупы; раковины двустворчатых моллюсков, чешуя карпа, раствор нашатырного спирта, вата.

Ход работы

Определите возраст у двустворчатого моллюска по раковине, а у рыбы – по чешуе.

Найдите на раковине двустворчатого моллюска годичные кольца и подсчитайте их число; на чешуе карпа, предварительно протертой нашатырным спиртом, найдите годичные кольца и подсчитайте с помощью лупы их число (рис. 188).

Метаморфоз. Развитие без превращения. Развитие с превращением.

1. В чем основные отличия развития с метаморфозом и без него?

2. Выскажите суждение о преимуществах и недостатках метаморфоза.

3. Какие известные вам животные развиваются с превращением, а какие – без него?

Знаете ли вы, что:

Метаморфоз некоторых животных, например бабочек, приводит к смене характера питания у взрослых животных по сравнению с личинками. А у хвостатых земноводных, и личинки, и взрослые особи питаются одинаковой пищей.

1. На какие периоды можно разделить жизнь животного?

2. Какие факторы среды обитания влияют на продолжительность жизни животного?

Продолжительность жизни животных ограничена. Непрерывность существования вида обеспечивается за счет размножения: индивидуальное развитие особи (от зарождения до смерти), или онтогенез, можно разделить на четыре основных периода.

Эмбриональный период начинается с момента слияния отцовской и материнской половых клеток и образования нового организма. Продолжительность эмбрионального периода у разных видов различна. У кукушки он длится 12 суток, у хомячка золотистого – 16 суток, у альбатроса – 80 суток, у слонихи – до 660 суток.

Формирование и рост организма продолжается от рождения до взрослого состояния. Одни животные развиваются с превращением, другие – без него. У некоторых животных в этом периоде могут наблюдаться существенные отличия от взрослых особей, несмотря на развитие без метаморфоза и внешнее сходство.

Этот период заканчивается половым созреванием, полным развитием органов чувств и нервной системы. Продолжительность этого периода у позвоночных разная: минимальна у лемминга норвежского (19 суток); максимальна у гаттерии и носорога (20 лет).

Половая зрелость – это период активного размножения. Продолжительность его может сильно различаться: от нескольких часов, например у поденки, до нескольких десятков лет, например у попугаев и черепах. Скорость размножения и численность приносимого потомства также весьма различны. Например, вошь дает до 12 поколений в год и откладывает за один раз до 300 яиц. Скат манта рождает в год одного детеныша, а треска выметывает до 6,5 млн икринок; саламандра черная имеет 1–2 детенышей, а жаба зеленая – до 12 тыс. Слониха рождает одного детеныша в 3–4 года.

Старость начинается с окончания периода размножения и продолжается до естественной смерти. В этот период угасают все функции организма, проявляются различные болезни, ослабевают все органы чувств. Старые животные обычно легко становятся добычей хищников и паразитов.

Продолжительность жизни животных, относящихся к различным систематическим группам, до их естественной смерти по старости или до очередного деления клетки у простейших, неодинакова. Очень коротка жизнь у одноклеточных (инфузорий, амеб) в периоде между двумя делениями, измеряющаяся одними сутками. Пресноводная гидра живет в течение всего благоприятного времени года, а зимой погибает. Актинии могут жить более 60 лет. Сосальщики живут как паразиты в организме своих хозяев довольно долго – до 28 лет. Дождевые черви способны прожить в почве более 10 лет. Раки речные доживают до 20 лет. Рабочая пчела, появившаяся весной или летом, живет 30–40 суток, а появившаяся осенью перезимовывает до следующего года и живет около 6 месяцев. Пчела-матка считается среди своих собратьев долгожительницей, поскольку способна прожить до 5 лет. Майский жук во взрослом состоянии живет 1–2 месяца, а его личинка живет в почве 3–4 года. Некоторые насекомые, например поденки, во взрослой стадии живут 2–3 суток, а личинки в воде – до 2–3 лет. Тропический двустворчатый моллюск тридакна живет 80–100 лет. Рыбы обычно живут от 5 до 150 лет, лягушки (в среднем) – до 16 лет, жабы – до 40 лет, крокодилы – до 60 лет, голуби – до 40 лет, гуси – более 40 лет, орлы – более 100 лет, кроты – до 4 лет, лошади – около 40 лет, собаки – до 20 лет, слоны и киты – до 100 лет, медведи – до 50 лет, львы и кошки – до 30 лет.

Половое созревание. Периодизация онтогенеза.

1. Что позволяет выделить четыре основных периода в жизни животных, размножающихся половым путем?

2. Охарактеризуйте возрастные периоды своих домашних животных. Выделите изменения, которые появились впервые.

3. Чем вы объясните разную продолжительность жизни животных?

Знаете ли вы, что:

Чтобы определить точный возраст погибшего в природе позвоночного животного, необходимо найти его любую кость или зуб, а затем по кольцам на их тонких срезах подсчитать возраст с точностью до полугода.