Розмноження та розвиток тварин

Розмноження та розвиток тварин

Безстатеве розмноження відбувається у прокаріотичних мікроорганізмів (бактерії і археї) і у багатьох еукаріотичних, одноклітинних і багатоклітинних організмів. Існує кілька способів розмноження тварин безстатевим шляхом, деталі яких різняться серед окремих видів. Деякі тварини дають потомство шляхом безстатевого розмноження, тоді як інші тварини дають потомство шляхом статевого розмноження

Розподіл, яке також називають бінарним поділом, відбувається у деяких безхребетних, багатоклітинних організмів. Він в деякому роді аналогічний процесу бінарного поділу одноклітинних прокаріотичних організмів. Термін поділ застосовується до випадків, коли організм, здається, розщеплюється на дві частини і, якщо необхідно, регенерує відсутні частини кожного нового організму. Наприклад, види тюрбелярних плоских черв'яків, які зазвичай називають планарії, такі як Dugesia dorotocephala, здатні розділяти свої тіла на голови та хвоста області, а потім регенерувати відсутню половину в кожному з двох нових організмів. Морські анемони (Cnidaria), такі як види роду Anthopleura

Бутонізація - це форма безстатевого розмноження, яка виникає в результаті відростання частини тіла, що призводить до відділення «бутона» від початкового організму і утворення двох особин, одна менша за іншу. Брунькування часто зустрічається у деяких безхребетних тварин, таких як гідра та корали. У гідри утворюється бутон, який розвивається в дорослу особину і відривається від основного тіла

Фрагментація - це розбиття особини на частини з подальшою регенерацією. Фрагментація може статися через випадкове пошкодження, пошкодження від хижаків або як природну форму розмноження. Розмноження за допомогою фрагментації спостерігається у губок, деяких кнідаріїв, турбелярій, голкошкірих, кільчастих. У деяких морських зірок нова особина може регенеруватися з зламаної руки і шматка центрального диска. Ця морська зірка знаходиться в процесі вирощування повної морської зірки з руки, яка була відрізана. Відомо, що працівники рибальства намагаються вбити морських зірок, поїдаючи їх молюсків або устриць, розрізаючи їх навпіл і кидаючи назад в океан. На жаль для робітників, ці дві частини можуть регенерувати нову половину, в результаті чого вдвічі більше морських зірок полюють на устриць і молюсків.

Партеногенез - це форма безстатевого розмноження, при якій яйцеклітина розвивається в особину без запліднення. Отримане потомство може бути як гаплоїдним, так і диплоїдним, в залежності від процесу у виду. Партеногенез зустрічається у безхребетних, таких як водяні блохи, коловертки, попелиці, палиці та мурахи, оси та бджоли. Мурахи, бджоли та оси використовують партеногенез для отримання гаплоїдних самців (трутнів). Диплоїдні самки (робочі та королеви) є результатом заплідненої яйцеклітини. Деякі хребетні тварини - такі як певні плазуни, земноводні та риби - також розмножуються через партеногенез. Партеногенез спостерігався у видів, у яких статі були розділені в наземних або морських зоопарках. Дві жінки-дракони Комодо, акула-молот і чорна акула виробили партеногенних молодих, коли самки були ізольовані від самців. Цілком можливо, що спостерігається безстатеве розмноження відбувалося у відповідь на незвичайні обставини і, як правило, не відбувалося б.

Яскравим прикладом партеногенезу є розмноження деяких комах. Наприклад. крилаті самки попелиць восени відкладають на рослини, якими вони живляться, запліднені яйця. З цих яєць навесні вилуплюються личинки, які завдяки неповному перетворенню розвиваються у безкрилих самок. Ці самки без запліднення (способом яйцеживонародження) народжують личинок, з яких розвиваються нові безкрилі самки, які знову народжують личинок і так кілька разів. Таким чином на рослині формується багаточисельна колонія попелиць, що складається виключно з безкрилих самок. Восени безкрилі самки народжують покоління личинок, які розвиваються в крилатих самців і самок, а крилаті самки після спарювання відкладають запліднені яйця.

Статеве розмноження - це поєднання репродуктивних клітин від двох особин для формування генетично унікального потомства. Характер особин, які виробляють два види гамет, може змінюватися, маючи, наприклад, окремі статі або обидві статі у кожної людини. Визначення статі, механізм, що визначає, в яку стать розвивається індивід, також може змінюватися.

Гермафродитизм зустрічається у тварин, у яких одна особина має як чоловічу, так і жіночу репродуктивну системи. Безхребетні, такі як дощові черв'яки, слимаки, стрічкові черв'яки та равлики , Часто гермафродитні. Гермафродити можуть самозапліднюватися, але, як правило, вони спаровуються з іншим своїм видом, запліднюючи один одного і обидва виробляють потомство. Самозапліднення частіше зустрічається у тварин, які мають обмежену рухливість або не рухливі, таких як молюски та молюски. Багато видів мають специфічні механізми для запобігання самозапліднення, оскільки це крайня форма інбридингу і зазвичай дає менш придатне потомство.

Стать ссавців визначається генетично поєднанням X і Y хромосом. Особи, гомозиготні для X (XX) - жіночі, а гетерозиготні особини (XY) - чоловічі. Система XY також зустрічається у деяких комах і рослин. Визначення статі птахів залежить від поєднання Z і W хромосом. Гомозиготний для Z (ZZ) призводить до самця, а гетерозиготний (ZW) призводить до самки. Деякі риби, ракоподібні, комахи (наприклад, метелики і молі), рептилії використовують систему ZW. Більш складні хромосомні системи визначення статі також існують. Наприклад, деякі риби-мечоносці мають три статеві хромосоми в популяції.

Стать деяких інших видів визначається не хромосомами, а якимось аспектом навколишнього середовища. Наприклад, визначення статі у алігаторів, деяких черепах та туатар залежить від температури протягом середньої третини розвитку яєць. Це називається екологічним визначенням статі, а точніше, визначенням статі, залежним від температури. У деяких крокодилів та деяких черепах помірні температури виробляють самців, а теплі та прохолодні температури виробляють самок.

Особи деяких видів змінюють стать протягом свого життя, перемикаючись з одного на інший. Якщо особина є першою жінкою, її називають протогінія або «перша самка», якщо вона спочатку чоловіча, її називають протандрією або «першим самцем». Устриці народжуються самцями, збільшуються в розмірах, стають жіночими і відкладають ікру. Деякі з цих видів живуть в тісно узгоджених зграях з домінантним самцем і великою кількістю більш дрібних самок. Якщо самець гине, самка збільшується в розмірах, змінює стать і стає новим домінантним самцем.

Запліднення. Злиття сперматозоїда і яйцеклітини - це процес, який називається заплідненням. Це може відбуватися як всередині (внутрішнє запліднення), так і зовні (зовнішнє запліднення) тіла самки. Люди наводять приклад першого, тоді як розмноження жаби є прикладом останнього.

Зовнішнє запліднення зазвичай відбувається у водному середовищі, де і яйцеклітини, і сперма виділяються у воду. Після того як сперматозоїд досягає яйцеклітини, відбувається запліднення. Більшість зовнішнього запліднення відбувається під час нересту, коли одна або кілька самок випускають свої яйцеклітини, а самець одночасно вивільняє сперму в тій же області. Нерест може бути викликаний сигналами навколишнього середовища, такими як температура води або довжина світлового дня. Майже вся риба нереститься, як і ракоподібні (наприклад, краби та креветки), молюски (наприклад, устриці), кальмари та голкошкірі (наприклад, морські їжаки та морські огірки). Жаби, корали, молюски, морські огірки також нерестяться . Під час статевого розмноження у жаб самець захоплює самку ззаду і зовні запліднює яйцеклітини в міру їх відкладення.

Внутрішнє запліднення відбувається найчастіше у наземних тварин, хоча деякі водні тварини також використовують цей метод. Внутрішнє запліднення може відбутися самцем, безпосередньо відкладаючи сперму у самки під час спарювання. Це також може статися через те, що чоловік відкладає сперму в навколишньому середовищі, як правило, в захисній структурі, яку самка підбирає, щоб відкласти сперму в її репродуктивному тракті. Існує три способи отримання потомства після внутрішнього запліднення. У яйцепасті запліднені яйцеклітини відкладаються поза тілом самки і розвиваються там, отримуючи харчування з жовтка, який входить до складу яйцеклітини.

У овіпаритет запліднені яйцеклітини затримуються у самки, а ембріон отримує своє харчування з жовтка яйцеклітини. Яйця зберігаються в тілі самки, поки вони не вилупляться всередині неї, або вона відкладає ікру прямо перед тим, як вони вилупляться. Цей процес допомагає захистити ікру до вилуплення. Це трапляється у деяких кісткових риб (наприклад, platyfish Xiphophorus maculatus,, деяких акул, ящірок, деяких змій (підв'язка змія Thamnophis sirtalis ), деяких гадюк та деяких безхребетних тварин (Мадагаскарський шиплячий тарган Gromphadorhina портентоза). У жвавості дитинчата народжуються живими. Вони отримують своє харчування від самки і народжуються в різних станах зрілості. Це зустрічається у більшості ссавців ( деяких хрящових риб, небагатьох рептилій).

У тварин статеві клітини утворюються в спеціалізованих органах — статевих залозах. Жіночі нерухомі статеві клітини наливаються яйцеклітинами, рухомі чоловічі — сперматозоїдами. Чоловічі й жіночі статеві клітини можуть утворюватися в різних організмах, а можуть і в одному. Організми, в яких одночасно е і чоловічі і жіночі статеві залози, називають гермафродитами.

Кишковопорожнинні тварини (звичайна гідра) розмножуються і статевим і нестатевим способом. Вони є гермафродитами (чоловічі й жіночі статеві клітини можуть розвиватися у однієї особини). Плоскі черви, за небагатьма винятками, є гермафродитами. Запліднення у них внутрішнє. Також деякі плоскі черви здатні до нестатевого розмноження завдяки поділу тіла. На відміну від плоских, круглі черви розмножуються виключно статевим шляхом і запліднення у них внутрішнє. Поміж кільчастих червів, до яких відносяться: багатощетинкові й малощетинкові, є види з різними способами розмноження. Більшість багатощетинкових червів — роздільностатеві організми й запліднення у них зовнішнє. Але, крім статевого, деяким багатощетинковим червам притаманне й нестатеве розмноження способом поділу або брунькування. На відміну від багатощетинкових, малощетинкові черви є гермафродитами. Запліднення у них зовнішнє і відбувається в слизовій муфті, яку формують слизові залози пояска. Членистоногі тварини (ракоподібні, павукоподібні, комахи) розмножуються виключно статевим способом. Запліднення у них внутрішнє. Крім того, у деяких планктонних ракоподібних, таких як дафнії, зустрічається явище партеногенезу. Всі наземні черевоногі молюски є гермафродитами. Запліднення у них внутрішнє. На відміну від черевоногих молюсків, двостулкові і головоногі молюски — роздільностатеві тварини. Усі хребетні тварини розмножуються виключно статевим способом і є роздільностатевими організмами. Причому у примітивних хребетних тварин (риб і амфібій), розмноження яких відбувається у воді, запліднення, як правило, зовнішнє, тоді як у наземних (рептилій, птахів і ссавців) — внутрішнє.

Індивідуальний розвиток організму — це сукупність послідовних змін, яких зазнає живий організм від запліднення, або від моменту відділення від материнської особини (при нестатевому розмноженні) до кінця життя. У процесі індивідуального розвитку в організмі тварини відбуваються два взаємопов’язані біологічні процеси — ріст і розвиток. Ріст — це збільшення розмірів організму, а також окремих його тканин і органів. Тобто при рості відбуваються переважно кількісні зміни в організмі, наприклад, збільшується кількість клітин, що входять до складу тканин. Розвиток — це ускладнення будови організму, формування нових тканин, органів і систем органів. Відповідно розвиток — це якісні зміни в організмі тварини.

У розвитку тварин, що розмножуються статевим способом, визначають два основні періоди — ембріональний і постембріональний . Ембріональний розвиток починається із запліднення яйцеклітини і її подальшого розвитку, в ході якого утворюються тканини і органи дорослої особини. Ембріональний розвиток відбувається або у яйці тварини або в організмі матері. Відповідно завершується ембріональний розвиток вилупленням з яйця, або народженням тварини. Постембріональний розвиток починається з моменту народження або виходу з яйцевих оболонок і продовжується до смерті організму. У постембріональному розвитку більшості тварин переважають процеси росту, а також завершується формування деяких систем органів.

Розрізняють два типи постембріонального розвитку: прямий (без перетворення) і непрямий (з перетворенням). При прямому розвитку з яйцевих оболонок або з тіла матері виходить організм невеликих розмірів, який здатен самостійно існувати й активно харчуватися . У ньому закладені всі основні органи, які вчастив і дорослій тварині. Постембріональний розвиток зводиться в основному до росту і статевого дозрівання. При непрямому розвитку з яйця, або з тіла матері, виходить личинка, яка відрізняється від дорослого організму будовою і способом життя . Личинка активно харчується і росте. Розвиток личинки в дорослу особину пов’язаний з перетворенням. Перетворення — це процес, в результаті якого в організмі формуються ознаки дорослої тварини.

Регенерація у тварин. Тваринам властивий такий процес, як регенерація — відновлення втрачених або пошкоджених органів, а також відновлення цілого організму з його частини. Необхідно зазначити, що у випадку коли з частини тіла тварини відновлюється цілий організм, процес регенерації дуже схожий на процес нестатевого розмноження. Здатність до такої регенерації, як правило, мають примітивні тварини, які здатні й до нестатевого розмноження. У тварин зі складною будовою здатність до регенерації зменшується і її мають лише окремі органи і тканини. Наприклад, у кишковопорожнинних (гідри) весь організм може бути відновлений: з 1/200 його частини, у деяких плоских червів — з 1/100. У кільчастих червів ця здатність вже гірша. Так, якщо розрізати навпіл дощового черв'яка, то тільки його передня частина може відновити відсутню, тоді як задня частина загине.

Деякі членистоногі тварини здатні тільки до регенерації кінцівок. Так у крабів і раків на місці втраченої клішні через деякий час відростає нова. Коники у раді небезпеки можуть відкидати ногу, замість якої може відрости нова. У хребетних тварин здатність до регенерації зменшується. Так хвостаті амфібії — тритони — ще здатні відновлювати втрачені ноги, а деякі ящірки (плазуни) у разі небезпеки відкидають хвіст, замість якого відростає новий. У птахів і ссавців здатність до регенерації в основному зводиться до відновлення покривів тіла — пір’я, ділянок шкіри (при пораненнях або опіках), кігтів або нігтів, волосяного покриву. До регенерації у птахів і ссавців також здатні кістки скелета, які зростаються після переломів.

Тривалість життя тварин. Особливості розвитку тварини у певній мірі визначають також тривалість її життя. Тільки до деяких тварин можна застосувати спеціальні методи визначення віку. Зокрема у багатьох молюсків ріст (і формування мушлі) має сезонний характер. Таким чином, на мушлі молюсків можна спостерігати річні зони росту, що подібні до річних кілець дерев. Такі ж зони росту можна спостерігати на лусках риб та кістках деяких хребетних тварин.

У ссавців відносний ВІК визначається за ступенем стирання зубів, або змінами структури кісток. У деяких птахів відносний ВІЇ: можна встановити по забарвленню оперення. Так звичайна гідра живе біля чотирьох років, дощовий черв'як до 10 років, медична п'явка більше 20. плодова муха (дрозофіла) — є залежності від температури утримання від 50 до 280 діб. доросла стадія одноденки до трьох діб, деякі двостулкові молюски живуть 200-300 років. Серед хребетних тварин тривалість життя різних видів таж суттєво відрізняється. Так рибка гамбузія живе в акваріумі до 3-х років, а звичайний сом — до 60. Вогняна саламандра живе до 17 років, нільський крокодил близько 70, а галапагоська черепаха — до 180 років. Серед птахів колібрі доживають до віку 8 років, сизі голуби до 35, лебеді до 70 років, а грифи майже до 120. Серед ссавців не довго живуть гризуни (миші до -1-х років), а найдовше — мавпи шимпанзе, що доживають до 76 років, слони (до 86 років) і, звичайно, люди, які живуть до ста років.