Общая биология

не происходит рост клеток, а образующийся комок клеток – морула по

объему равен двум первичным бластомерам. Дальнейшее развитие зародыша

связано с образованием бластулы. При этом бластомеры образуют

однослойную стенку вокруг центральной полости заполненной жидкостью.

Клетки стенки бластулы на одном из участков начинают делиться и

образуют внутреннюю клеточную массу. В дальнейшем из этой клеточной

массы формируется внутренний слой стенки, таким образом обособляется

эктодерма – наружный слой и эндодерма – внутренний слой клеток. Это

двуслойную стадию развития называют гаструлой. На более поздней стадии

развития зародыша образуется мезодерма – третий зародышевый листок.

Эктодерма, эндодерма и мезодерма дают начало всем тканям

развивающегося эмбриона. Клетки эктодермы дают начало первой

пластинке, первому гребню и эктобласту. По краю первой пластинки

возникают направленные вверх складки, а в центральной части нервный

желобок, который углубляется и превращается в нервную трубку – зачаток

центральной нервной системы. Из передней части нервной трубки

формируется головной мозг и зачатки глаз. В передней части зародыша из

эктобласта формируются зачатки органов слуха, обоняния. Эпибласт дает

начало эпидермису, волосам, перьям, чешуе. Нервный гребень

трансформируется в зачатки нервного вещества позвоночника, челюстей.

Из эктодермы формируется первичный кишечник, внутренний эпителий,

зачатки желез и . Мезодерма дает начало хорде, сомитам, мезехиме и

нефротомам. Из сомитов развиваются зачатки дермы, мышц стенок тела,

позвонков, скелетных мышц. Из мезенхимы зачатки сердца, гладкой

мускулатуры, кровеносных сосудов и самой крови. Нефротомы дают начало

матке, коре надпочечников, мочеточникам и пр.

Во время развития производных зародышевых листков изменяется вид

зародыша. Он приобретает определенную форму, достигает определенных

размеров. Развитие зародыша заканчивается вылуплением из яйца или

рождением детеныша.

Постэмбриональное развитие.

С момента вылупления зародыша из яйца или рождения детеныша

начинается пост эмбриональное развитие. Оно может быть прямым, когда

родившийся организм сходен по строению со взрослой особью, и непрямым,

когда эмбриональное развитие приводит к развитию личинки, которая от

взрослой особи имеет морфологические, анатомические и физиологические

различия. Прямое развитие характерно для большинства позвоночных

животных, к которым относятся пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.

Постэмбриональное развитие о этих организмов связано с простым ростом,

которые ведет уже к качественным изменениям – развитию.

К животным с непрямым развитием относятся кишечнополостные,

сосальщики, ленточные черви, ракообразные, насекомые, моллюски,

иглокожие, оболочники, амфибии.

Непрямое развитие еще называют развитием с метаморфозом. Термином

«метаморфоз» обозначают быстрые изменения, происходящие от личиночной

стадии к взрослой форме. Личинки обычно служат стадией предназначенной

для расселения, т. е. обеспечивают распространение вида.

Личинки отличаются от взрослой особи и по своему место обитанию,

по биологии питания, способу локомоции и особенностям поведения;

благодаря этому вид может использовать на протяжении онтогенеза

возможности, представленные двумя экологическими типами, что повышает

его шансы на выживание. Многие виды, например стрекозы, питаются и

растут только на личиночной стадии. Личинки грают роль как бы

переходного этапа, во время которого вид может приспособляться к новым

условиям обитания. Кроме того, личинки обладают иногда физиологической

выносливостью, благодаря которой они в неблагоприятных условиях

выступают в роли покоящейся стадии. Например майский жук

перезимовывает в почве в форме личинки. Но в большинстве случаев у

насекомых это происходит на другом этапе метаморфоза – на стадии

куколки.

И наконец, личиночные стадии обладают иногда тем преимуществом,

что на этих стадиях возможно увеличение числа личинок. Как это

происходит у некоторых плоских червей.

Следует отметить, что во многих случаях личинки достигают весьма

высокой организации, как, например личинки насекомых, у которых

недоразвитыми остаются только репродуктивные органы.

Таким образом, структурные и функциональные изменения,

происходящие во время метаморфоза, подготавливают организм к взрослой

жизни в новом местообитании.

Биологические часы. Саморегуляция. Влияние различных факторов на

развитие организма. Приспособление организма к изменяющимся условиям,

Анабиоз.

На всех стадиях развития – стадия зародыша, стадия

постэмбрионального развития, организм подвергается влиянию факторов

внешней среды – температуры, влажности, света, пищевых ресурсов и др.

Особенно подвержен влиянию факторов внешней среды организм на

стадии зародыша и на стадии постэмбрионального развития. На стадии

зародыша, когда организм развивается в теле матери и связан с ней

кровеносной системой, поведение матери является решающим в его

нормальном развитии. Курит мать, «курит» и зародыш. Мать употребляет

алкоголь, «употребляет алкоголь» и зародыш. Особенно подвержен влиянию

зародыш в 1-3 месяце своего развития. Нормальный образ жизни в

постэмбриональное развитие позволяет организму существовать нормально

вплоть до естественной смерти. Организм генотипически адаптирован к

существованию в определенном интервале температур, влажности,

солености среды, освещенности. Ему требуется определенный рацион

питания.

Моржизм, пешие переходы через Антарктику, полеты в космос,

голодание, обжорство непременно приводят к развитию ряда заболеваний.

Здоровый образ жизни – залог долголетия.

Все биологические системы характеризуются большей или меньшей

способностью к саморегуляции. Саморегуляция – состояние динамического

постоянства природной системы направлена на максимальное ограничение

воздействий внешней и внутренней среды, сохраненья относительного

постоянства структуры и функций организма.

Кроме того, влияние различных факторов на организм сглаживается в

результате формирования у организмов сложной системы физиологических

реакций на временные – сезонные и в особенности на кратковременные –

суточные изменения в факторах внешней среды, получившие отображение в

биологических часах. Примером может служить четкое сохранение цветения

у растений в определенное время суток.

Особым видом приспособления организма к изменяющимся условиям

является анабиоз – временное состояние организма, при котором

жизненные процессы настолько замедленны что практически отсутствуют

все видимые проявления жизни. Возможность впадать в анабиоз

способствует выживанию организмов в резко неблагоприятных условиях.

Анабиоз распространен у грибов, микроорганизмов, растений, животных.

При наступлении благоприятных условий организмы впавшие в анабиоз

возвращаются к активной жизни. Вспомним высохших коловраток, цисты,

споры и пр.

Все приспособления организмов к изменяющимся условиям являются

продуктом деятельности естественного отбора. Естественный отбор

определил и амплитуду действия факторов среды, которая позволяет

организму нормально существовать.

Эволюционный процесс и его закономерности.

Предпосылки возникновения эволюционной теории Ч. Дарвина.

Появлению эволюционной теории Ч. Дарвина, изложенной им в книге

«Происхождение видов», предшествовало длительное развитие биологии, ее

функциональных и прикладных дисциплин. Еще за долго до Ч. Дарвина

предпринимались попытки объяснить очевидное разнообразие организмов,

Выдвигались различные эволюционные гипотезы, которые могли бы

объяснить сходство между животными организмами. Здесь следует

упомянуть Аристотеля, который еще в 4 веке до н. э. Сформулировал

теорию непрерывного и постепенного развития живого из неживой материи,

создал представление о лестнице природы. В конце 18 века Джон Рей

создал концепцию вида. А в 1771-78 гг. К. Линней уже предложил систему

видов растений. Своему дальнейшему развитию биология обязана именно

этому ученому.

Работы К. Линнея.

В период расцвета деятельности К. Линнея, который попадает на

середину 18 века в биологии господствовало метафизическое

представление о природе, основанное на неизменчивости и изначальной

целесообразности.

К. Линней имел под рукой громадные коллекции растений и приступил

к их систематизации. Опираясь на учение Д. Рея о виде он начал

группировать растения в объеме этой категории. В этот период

деятельности К. Линней создает язык ботаники: определяет сущность

признака и группирует признаки в свойства, создавая сквозные диагнозы

- описание видов. К. Линней узаконил бинарную номенклатуру вида.

Каждый вид стал именоваться двумя словами на латинском языке. Первое

обозначает родовую принадлежность, второе является видовым эпитетом.

Описания видов выполнялись также на латинском языке. Это позволило

сделать доступными все описания для ученных всех стран, т. к.

латинский язык изучался во всех университетах. Выдающимся достижением

К. Линнея стало создание системы растений и разработка систематических

категорий. На основе строения репродуктивных органов К. Линней

объединил все известные растения в классы. Первые 12 классов выделены

по количеству тычинок: класс1 – однотычиночные, класс 2 –

двуиычиночные и т. д. В 14 класс были включены растения не имеющие

цветков. Эти растения он назвал тайнобрачными. Классы К. Линней

поделил на семейства, основываясь на строении цветка и других органов.

От к. Линнея идут семейства как сложноцветные, зонтичные,

крестоцветные и др. Семейства К. Линней поделил на роды. Род К. Линней

считал реально существующей категорией созданной по отдельности

творцом. Виды он считал вариантами родов, развившимся из исходного

предка. Таким образом на низших уровнях К. Линней признавал наличие

эволюционного процесса, что остается незамеченным в настоящее время

некоторыми авторами учебников и научно-популярных публикаций.

Значение трудов К. Линнея огромно: Он узаконил бинарную

номенклатуру, ввел стандартные описания видов, предложил систему

таксономических единиц: вид, род, семейство, класс, отряд. И главное

создал системы растений и животных по своей по своей научно

обоснованности превосходящие все существующие до него системы. Их

называют искусственными, из-за малого количества используемых

признаков, но именно системы К. Линнея позволили говорить о

многообразии видов и их сходстве. Простота систем привлекла в биологию

многих исследователей, дала стимул к описанию новых видов, вывела

биологию на новую ступень развития. Биология начала объяснять живое,

но не только его описывать.

Теория эволюции Ж. Б. Ламарка.

В 1809 году французский биолог Ж. Б. Ламарк издает книгу

«Философия зоологии», где излагает механизм эволюции органического

мира. В основу эволюционной теории Ламарка были положены два закона,

которые известны как закон упражнения и неупражнения органов и закон

наследования приобретенных признаков. У Ламарка эти законы звучат так.

Первый закон. « Во всяком животном, не достигшем предела своего

развития, более частое и неослабляющее употребление какого-нибудь

органа укрепляет этот орган, развивает его, увеличивает и сообщает

ему силу, соразмерно с длительностью самого употребления, тогда как

постоянное неупотребление органа неприметно ослабляет его, приводит в

упадок, последовательно сокращает его способности и наконец вызывает

его исчезновение.» Второй закон. «Все, что природа заставила

приобрести или утратить она сохраняет путем размножения на других

особях.» Таким образом, суть теории Ламарка заключается в том, что под

действием окружающей среды у организмов возникают изменения, которые

передаются по наследству. Так как изменения носят индивидуальный

характер, то процесс эволюции приводит к разнообразию организмов.

Классическим примером механизма эволюции по Ламарку является

возникновение длинной шеи у жирафа. Многие поколения его короткошеих

предков питались листьями деревьев, за которыми им приходилось

тянуться все выше и выше. Незначительное удлинение шеи происходившее в

каждом поколении, передавалось следующему поколению, пока эта часть

тела не достигла своей нынешней длины.

Теория Ламарка сыграла значительную роль в становлении взглядов Ч.

Дарвина. Фактически связку «среда – изменчивость – наследственность»

Дарвин взял у Ламарка. Ламарк нашел причину изменчивости. Такой

причиной является окружающая среда. Пытался он объединить и передачу

изменений потомству, т. е. механизмы наследственности. Его теория

«непрерывности зародышевой плазмы» существовала до конца 19 века.

При своем громадном значении и простоте восприятия теория эволюции

Ламарка не получила широкого признания. В чем же причина этого. Ламарк

высказал предположение, что человек произошел от каких-то

четвероруких. За это он под со стороны Наполеона, который

приказал уничтожить его книгу. Ламарк отрицал реальное существование

вида, чем настроил против себя поклонников Линнея, к которым

относились большинство биологов начала 19 века. И наконец его главная

методологическая ошибка: «все приобретенные признаки наследуются».

Проверка этого положения не давала 100% подтверждения, а отсюда вся

теория подвергалась сомнению. И все-таки значение теории Ж.Б. Ламарка

огромно. Именно у него появился термин - «факторы эволюции». И эти

факторы имели материальную основу.

Несомненный отпечаток на мировоззрение Ч. Дарвина оказали труды Ж.

Кювье о ископаемых остатках и Ч. Лайеля продемонстрировавшего

прогрессивные изменения ископаемых остатков.

Путешествуя вокруг света на корабле «Билль», Ч. Дарвин сам смог

увидеть и оценить разнообразие растений и животных обитающих на разных

континентах в различных условиях. А живя в Англии – стране с прекрасно

развитым сельским хозяйством, стране, которая свозила на остров все,

что было в мире, Ч. Дарвин мог видеть результаты «эволюционной»

деятельности человека.

И конечно самой главной предпосылкой возникновения эволюционной

теории Ч. Дарвина стал сам Ч. Дарвин, гений которого сумел объять,

проанализировать весь огромный материал и создать теорию заложившую

основы дарвинизма – учение об эволюции живых организмов.

Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина.

Теория эволюции путем естественного отбора была сформулирована Ч.

Дарвиным в 1839 году. В полном объеме эволюционные взгляды Ч. Дарвина

изложены в книге «Происхождение видов путем естественного отбора, или

сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь».

Уже само название книги говорит о том , что Дарвин не ставил перед

собой цель доказать существование эволюции, на наличие которой еще

указывал Конфуций. В период создания книги в существовании эволюции

уже никто не сомневался. Основная заслуга Ч. Дарвина заключается в

том, что он объяснил как эволюция может происходить.

Путешествие на корабле «Бигль» позволило Дарвину собрать множество

данных об изменчивости организмов, которые убедили его в том, что виды

нельзя считать неизменными. Возвратившись в Англию Ч. Дарвин занялся

практикой разведения голубей и других домашних животных, что привело

его к концепции искусственного отбора как метода выведения пород

домашних животных и сортов культурных растений. Отбирая нужные ему

уклонения, человек доводя эти уклонения до нужных требований создавал

ему нужные породы и сорта.

Движущими силами этого процесса по Ч. Дарвину явились

наследственная изменчивость и производимый человеком отбор.

Однако Ч. Дарвину надо было решить проблему действия отбора в

природных условиях. На механизм действия отбора Ч. Дарвина подтолкнули

идеи изложенные в 1778 году Т, Мальтусом в труде «Трактат о

народонаселении.» Мальтус ярко описал ситуацию к которой мог бы

привести рост населения, если бы он ничем не сдерживался. Дарвин

перенес рассуждения Мальтуса на другие организмы и обратил внимание на

такие факторы: несмотря на высокий репродуктивный потенциал

численность популяции остается постоянной. Сопоставляя огромное

количество сведений, он пришел к выводу, что в условиях жесткой

конкуренции между членами популяции любые изменения, благоприятные в

данных условиях, повышали бы способность особи размножаться и

оставлять после себя плодовитое потомство, а неблагоприятные

изменения, очевидно, невыгодны, и у обладающих ими организмов шансы на

успешное размножение понижаются. Все это послужило основой для

определения движущих сил (фактров0 эволюции, которыми по Дарвину

является изменчивость, наследственность , борьба за существование ,

естественный отбор.

В сущности , основной смысл эволюционной теории Ч. Дарвина

заключается в том , что эволюция происходит на основе возникновения

наследуемых изменений, взвешивания их борьбой за существование и

отбора изменений, позволяющих организмам победить в интенсивной

конкурентной борьбе. Результатом эволюции по Ч. Дарвину является

возникновение новых видов , что приводит к разнообразию флоры и фауны.

Движущиеся силы (факторы) эволюции.

Движущимися силами в эволюции являются: наследственность,

изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.

Наследственность.

Наследственность- свойство всех живых организмов сохранять и

передавать признаки и свойства от предков к потомству. Во времена Ч.

Дарвина природа этого явления была не известна. Дарвин, как и ,

предполагал наличие наследственных факторов. Критика этих высказываний

со стороны оппонентов заставила Дарвина отказаться от взглядов на

место расположения факторов, но сама идея наличия материальных

факторов наследственности пронизывает все его учение. Суть явления

стала понятна после разработки Т. Морганом хромосомной теории. Когда

же была расшифрована и понята структура гена, механизм

наследственности стал совсем ясным. Основан он на следующих факторах:

признаки организма (фенотип) определяются генотипом и средой (норма

реакции); признаки организма определяются набором белков, которые

формируются из полипептидных цепей, синтезирующихся на рибосомах,

информация о структуре синтезируемой полипептидной цепи содержится на

и-РНК, и-РНК получает эту информацию в период матричного синтеза на

участке ДНК, который является геном; гены передаются от родителей к

детям и являются материальной основой наследственности. В интеркинезе

происходит удвоение ДНК, а отсюда и удвоение генов. В период

образование половых клеток происходит редукция числа хромосом, а при

оплодотворении в зиготе объединяются женские и мужские хромосомы.

Формирование зародыша и организма происходит под влиянием генов как

материнского и отцовского организма. Наследование признаков происходит

в соответствии с законами наследственности Г. Менделя или по принципу

промежуточного характера наследования признаков. Наследуются при этом

как дискретные, так и мутированные гены.

Таким образом, сама наследственность выступает с одной стороны как

фактор сохраняющий уже устоявшиеся признаки, с другой стороны

обеспечивает вхождение в структуру организма новых элементов.

Изменчивость.

Изменчивость это всеобщее свойство организмов в процессе онтогенеза

приобретать новые признаки. Ч. Дарвин отметил, что нет двух одинаковых

особей в одном помете, нет двух одинаковых растений выросших из

родительских семян. Понятие о формах изменчивости Ч. Дарвиным было

разработано на основе изучения пород домашних животных. По Ч. Дарвину

существует следующие формы изменчивости: определенная, неопределенная,

соотносительная, наследственная, ненаследственная.

Определенная изменчивость связана с возникновением у большого числа

особей или у всех особей данного вида, сорта или породы в период

онтогенеза. Массовую изменчивость по Дарвину можно связать с

определенными условиями окружающей среды. Хорошо подобранный рацион

питания приведет к повышению удоев у всех представителей стада.

Сочетание благоприятных условий способствует увеличению размера

зерновок у всех особей пшеницы. Таким образом, изменения, возникающие

на основе определенной изменчивости, можно прогнозировать.

Неопределенная изменчивость связана с возникновением признаков у

отдельных или нескольких особей. Такие изменения нельзя объяснить

действием факторов внешней среды.

Соотносительная изменчивость это очень интересное явление.

Появление одних признаков ведет за собой появление других. Так

увеличение длины колоса злаков ведет к уменьшению длины стебля. Так

получая хороший урожай, теряем солому. Увеличение конечностей у

насекомых приводит к увеличению мышц. И таких примеров известно много.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5