Життєвий цикл. Прості і складні життєві цикли

Пригадайте:

Що таке життєвий цикл?
Що таке мінливість і партеногенез?
З курсу біології 6-го і 7-го класів - життєві цикли тварин і рослин.


Усі живі організми мають певний життєвий цикл, який повинен забезпечувати безперервність існування виду.


Що таке життєвий цикл?

Життєвий цикл – це період між однаковими фазами розвитку двох або більшої кількості послідовних поколінь. У багатоклітинних організмів, як ви знаєте, індивідуальний розвиток завершується природною смертю. Безперервність життєвого циклу організмів забезпечують гамети (статеві клітини), які передають спадкову інформацію організмам дочірнього покоління.
Тривалість життєвого циклу у різних організмів може бути різною. Наприклад, у бактерій або дріжджів проміжок між двома поділами клітини часто не перевищує ЗО хвилин, тоді як у багатьох вищих рослин і хребетних тварин він триває багато років. Так, сосна звичайна починає розмножуватись лише на З0-40-му, риба білуга - на 12-18-му роках життя. Тривалі життєві цикли спостерігають і в деяких безхребетних тварин. Наприклад, личинки одного з видів південноамериканських цикад розвиваються протягом 17 років.
Тривалість життєвого циклу залежить від кількості поколінь, які послідовно змінюють одне одного протягом одного року, або кількості років, протягом яких розвивається одне покоління.


Розрізняють прості та складні життєві цикли.

Що таке прості та складні життєві цикли?

За простого життєвого циклу всі покоління не відрізняються одне від одного. Прості життєві цикли характерні для різних тварин: гідри, молочнобілої планарії, дощового черв'яка, річкового рака, павука-хрестовика, плазунів, птахів, ссавців.
Складні життєві цикли супроводжуються закономірним чергуванням різних поколінь або складними перетвореннями організму під час розвитку. Так, у деяких водоростей (бурих, червоних) чергується статеве покоління, переважно гаплоїдне, з нестатевим, переважно диплоїдним. Серед вищих рослин лише у мохоподібних переважає статеве покоління, тимчасом як у інших (папоротеподібні, хвощеподібні, плауноподібні, голонасінні, покритонасінні) — нестатеве (мал. 30).



Складні життєві цикли, які супроводжуються зміною різних поколінь спостерігають у різних групах тварин. Так, у життєвому циклі багатьох найпростіших (форамініфери, споровики) і кишковопорожнинних відбувається закономірне чергування поколінь, які розмножуються статевим і нестатевим способами.
Пригадайте життєвий цикл медузи аурелії (мал. 31).





Нестатеве покоління цієї тварини — поліпи — розмножуеться брунькуванням, утворюючи нові поліпи. За допомогою поперечного поділу поліпи дають початок особинам статевого покоління - медузам. Чоловічі й жіночі особини медуз розмножуються статевим способом. Із заплідненої яйцеклітини розвивається личинка, яка деякий час плаває за допомогою війок, а згодом осідає на дно і перетворюється на поліп.
У інших тварин (наприклад, представників плоских червів — сисунів, у деяких членистоногих - попелиць, дафній) у життєвому циклі чергуються покоління, які розмножуються статевим способом і партеногенетично (мал. 32).



Наприклад, самки дрібних рачків дафній тривалий час розмножуються партеногенетично, відкладаючи незапліднені яйця. З них виходить наступне покоління самок, які знову відкладають незапліднені яйця. Але за певних змін умов довкілля (зниження температури, нестача їжі, підвищення солоності води тощо) з незашгіднених яєць виходять не тільки самки, а й самці. У самок формуються яйця, розвиток яких можливий лише після запліднення.
Ці яйця містять значні запаси поживних речовин (жовток), після запліднення вкриваються щільною оболонкою і здатні переживати періоди несприятливих умов. З настанням сприятливих умов із них виходить нове покоління самок, які розмножуються партеногенетично.


Подібний тип життєвого циклу спостерігають і у комах — попелиць.
Чергування поколінь, які розмножуються статевим способом і партеногенетично, має важливе біологічне значення для тих організмів, які мешкають у мінливих умовах довкілля і не можуть переживати несприятливі періоди в активному стані. Статеве розмноження забезпечує безперервність існування виду, а партеногенез дає змогу повною мірою використовувати сприятливі періоди для швидкого зростання чисельності виду.





У життєвому циклі інших тварин чергуються роздільностатеве і гермафродитне покоління.
Наприклад, у одного з видів круглого черв'яка - рабдитиса - особини гермафродитного покоління паразитують у легенях жаб. Яйця, які відкладають ці особини, виводяться з організму хазяїна назовні. З них виходять личинки, з яких розвиваються особини роздільностатевого покоління. Вони мешкають у ґрунті й удвічі менші за розмірами, ніж гермафродитні. У свою чергу личинки, які виходять з яєць, відкладених особинами роздільностатевого покоління, для свого подальшого розвитку повинні потрапити в організм жаби. Там з них розвиваються особини гермафродитного покоління.
Чергування поколінь, які розмножуються різними способами (статевим і нестатевим, статевим і партеногенетично), підсилює мінливість, яка забезпечує здатність виду мешкати в різних умовах довкілля і швидко реагувати на їхні зміни.


Контрольні запитання:
1. Що таке життєвий цикл?
2. Яка можлива тривалість життєвих циклів багатоклітинних організмів?
3. Які життєві цикли рослин і тварин називають простими, а які складними?
4. У яких групах рослин спостерігають складні життєві цикли?
5. Які варіанти чергування поколінь спостерігають у ході складних життєвих циклів тварин?


Поміркуйте:  

У чому полягає біологічне значення явища зміни поколінь протягом складного життєвого циклу?

У квіткових рослин, як і в інших вищих рослин, статеве і нестатеве покоління закономірно змінюють одне одного. Чим представлені ці покоління?


Про що ми дізналися з цього розділу
Однією з універсальних властивостей живих організмів є здатність до розмноження, завдяки якій підтримується безперервність життя на нашій планеті. Існують різні форми розмноження організмів. Нестатеве розмноження здійснюється за допомогою окремих нестатевих клітин, вегетативне — відокремленням від материнського організму багатоклітинних частин. При партеногенезі новий організм розвивається з незаплідненої яйцеклітини. Особливою формою розмноження є поліембріонія, за якої з однієї заплідненої яйцеклітини розвивається кілька зародків.
За статевого розмноження дочірній організм розвивається із зиготи, що утворюється внаслідок злиття яйцеклітини та сперматозоїда. Статевий процес може відбуватись у формі копуляції або кон'югації. Статеві клітини забезпечують передачу спадкової інформації від батьківських організмів нащадкам. У хребетних тварин статеві клітини утворюються у статевих залозах у кілька стадій: розмноження, росту, дозрівання та формування.
Розвиток зародка багатоклітинних тварин починається з дробіння зиготи або незаплідненої яйцеклітини, внаслідок якого утворюється одношарова бластула з порожниною всередині. З бластули утворюється дво- або тришаровий зародок - гаструла. Шари клітин, із яких складається гаструла, називають зародковими листками (зовнішній - ектодерма, середній - мезодерма і внутрішній - ентодерма); вони дають початок усім тканинам і органам дорослих особин.
Під час зародкового розвитку спостерігається процес диференціації - виникнення відмінностей у будові та функціях клітин, тканин і органів.
Сукупність процесів, що забезпечують формування тканин у багатоклітинних організмів, називають гістогенезом. Він пов'язаний з органогенезом - процесами закладання органів та їхньою подальшою диференціацією. У процесі зародкового розвитку спостерігається явище взаємодії між частинами зародка, що розвивається, за якої одна з них визначає місце й напрям розвитку сусідньої.
Кожному організмові притаманний певний життєвий цикл. Розрізняють прості та складні життєві цикли. Прості життєві цикли відбуваються без чергування поколінь, тимчасом як при складних спостерігають закономірну зміну поколінь, що розмножуються статевим і нестатевим способами, статевого і партеногенетичного, роздільностатевого та гермафродитного.


Підсумкові завдання:




Тематична перевірка знань

І рівень
(вибрати із запропонованих відповідей правильну)
1. Нестатеве розмноження відбувається за рахунок: а) розвитку з незаплідненої яйцеклітини; б) окремих нестатевих клітин; в)відокремлення багатоклітинних частин; г) розвитку із зиготи; ґ) вегетативних органів рослин або їхніх частин.
2. Поліембріонія відбувається завдяки: а) поділу нестатевої клітини; б) відокремлення багатоклітинних частин; в) розвитку з незаплідненої яйцеклітини; г) розвитку кількох зародків з однієї зиготи;  ґ) спороутворенню.
3. Гермафродитні організми: а) мають лише один тип статевих залоз; б) мають як чоловічі, так і жіночі статеві залози; в) розмножуються вегетативно; г) розмножуються партеногенетично; ґ) розмножуються спорами.
4. Під час самозапліднення: а) зливаються гамети, утворені однією особиною; б) зливаються гамети, утворені різними особинами; в) зливаються спори, утворені однією особиною;
г) зливаються спори, утворені різними особинами; ґ) відбувається розвиток із незаплідненої яйцеклітини.
5. У процесі гаметогенезу мейоз відбувається на стадії: а) розмноження; б) росту; в) дозрівання; г) формування.
6. Подвійне запліднення притаманне: а) водоростям; б) мохоподібним; в) папоротеподібним; г) голонасінним; ґ) покритонасінним.
7. Прямий розвиток притаманний: а) комахам; б) хрящовим рибам; в) кістковим рибам; г) багатощетинковим червам.
8. Зародкові листки формуються на стадії: а) дробіння; б) бластули; в) гаструли; г) органогенезу.
9. Нервова система формується з: а) ектодерми; б) мезодерми; в) ентодерми; г) спільного зачатка екто- та мезодерми.
10. Ріст особини протягом усього життя називається: а) обмеженим; б) необмеженим; в) регенерацією.
11. Непрямий розвиток супроводжується: а) обмеженим ростом; б) глибокими змінами структури організму; в) необмеженим ростом; г) не супроводжується глибокими змінами структури організму.
12. Органи тварин формуються на стадії: а) дробіння; б) утворення бластули; в) утворення гаструли; г) органогенезу.


ІІ і ІІІ рівні
(вибрати із запропонованих відповідей одну чи кілька правильних)
1. Нестатеве розмноження може відбуватись: а) відокремленням багатоклітинних частин; б) поділом клітини навпіл; в) брунькуванням клітини; г) утворенням спор; ґ) розвитком із незаплідненої яйцеклітини.
2. Вегетативне розмноження притаманне: а) лише одноклітинним організмам; б) лише багатоклітинним організмам; в) як одноклітинним, так і багатоклітинним організмам; г) багатоклітинним рослинам, грибам і тваринам.
3. Статевий процес може здійснюватись: а) відокремленням багатоклітинних частин; б) кон'югацією; в) спороутворенням; г) брунькуванням; ґ) копуляцією.
4.  Полярні тільця виникають під час гаметогенезу на стадії: а) розмноження; б) росту; в) дозрівання; г) формування.
5. Гаструла складається з: а) одного шару клітин; б) двох шарів клітин; в) трьох шарів клітин; г) чотирьох шарів клітин; ґ) грудки клітин.
6. Бластула складається з: а) одного шару клітин; б) двох шарів клітин; в) трьох шарів клітин; г) чотирьох шарів клітин; ґ) грудки клітин.
7. Порожнина первинної кишки формується на стадії: а) дробіння; б) бластули; в) морули; г) гаструли; ґ) органогенезу.
8. У процесі подвійного запліднення беруть участь: а) один спермій; б) два спермії; в) три сперми; г) чотири спермії.
9. Партеногенез притаманний лише: а) тваринам; б) рослинам; в) грибам; г) грибам і рослинам; ґ) тваринам і рослинам.
10. З ентодерми формуються: а) зовнішній шар покривів; б) травні залози; в) легені; г) нервова система; ґ) зачатки скелета.
11. Складні життєві цикли притаманні: а) вищим рослинам; б) ссавцям; в) птахам; г) кишковопорожнинним; ґ) форамініферам.
12. Складні життєві цикли супроводжуються: а) зміною статевого і нестатевого поколінь; б) зміною поколінь, які розмножуються статево і партеногенетично; в) складними морфологічними перетвореннями на різних фазах розвитку; г) не супроводжуються зміною поколінь або складними морфологічними перетвореннями на різних фазах розвитку.


IV рівень
1. Який існує зв'язок між вегетативним розмноженням і регенерацією? Відповідь обґрунтуйте.
2. Що спільного та відмінного між вегетативним і нестатевим розмноженням?
3. Що спільного та відмінного між нестатевим розмноженням і партеногенезом?
4. Чи завжди у процесі утворення статевих клітин відбувається мейоз? Відповідь обґрунтуйте.
5. Що спільного та відмінного між копуляцією і кон'югацією?
6. Які механізми запобігають самозаплідненню у гермафродитних організмів?
7. Який спосіб запліднення (зовнішнє чи внутрішнє) притаманний більшості наземних хребетних? Відповідь обґрунтуйте.
8. Чим можна пояснити те, що у більшості голонасінних рослин на відміну від покритонасінних ендосперм гаплоїдний, а не диплоїдний? Відповідь обґрунтуйте.
9. Який існує зв'язок між процесами гістогенезу та органогенезу?
10. Чому пересадка ділянок одного зародка на другий на пізніх етапах зародкового розвитку не спричинює докорінних змін у розвитку другого зародка? Відповідь обґрунтуйте.
11. Яке значення має статеве розмноження для спадкової мінливості?
12. Яке біологічне значення має чергування у життєвому циклі організмів поколінь, що розмножуються статевим способом і нестатевим або статевим способом і партеногенетично?