Что такое рост и развитие в биологии: определение и особенности (5 класс)

Раздел 1: Что такое рост?

Рост – это процесс увеличения размеров организма со временем. Он является одной из основных характеристик живых существ.

Рост происходит благодаря делению и увеличению клеток, а также накоплению питательных веществ. Благодаря этому организмы увеличивают свой объем и массу.

Рост происходит не только у животных, но и у растений. Он позволяет им становиться все более крупными и сильными, а также адаптироваться к окружающей среде.

Процесс роста имеет свои особенности в зависимости от вида организма. Например, у животных он может продолжаться только до определенного возраста, а у растений – в течение всей их жизни.

Генетический принцип

Генетический принцип основан на наличии в клетках организма генов – носителей наследственной информации. Гены передаются от поколения к поколению и определяют фенотип – набор признаков и свойств организма. Гены состоят из ДНК, которая передается при делении клеток.

Передача генов происходит при размножении организма. При смешивании генов от матери и от отца происходит формирование новых комбинаций генетической информации. Это обеспечивает генетическую изменчивость, которая является основой для эволюции и адаптации организмов к изменяющимся условиям среды.

Генетический принцип позволяет объяснить множество явлений в биологии, таких как сходство и различие между родственными организмами, появление новых видов и разновидностей. Он также позволяет предсказывать наследственные свойства потомков на основе генотипа родителей.

Понимание генетического принципа имеет большое значение для современной биологии. Оно позволяет научиться управлять наследственными свойствами организмов, проводить селекцию и создавать новые сорта растений и породы животных с определенными желательными признаками.

Постэмбриональное развитие животных

Постэмбриональное развитие начинается с рождения организма (для плацентарных и других живородящих организмов) или выхода из яйцевых оболочек.

Различают два типа постэмбрионального развития — прямой и непрямой (развитие с метаморфозом, или превращением).

При прямом развитии из тела матери (или яйцевых оболочек) выходит организм небольших размеров, в котором заложены все основные органы, свойственные взрослому животному. Так развиваются птицы, пресмыкающиеся, млекопитающие. Постэмбриональное развитие этих организмов по существу представляет собой рост, половое созревание, старение и смерть.

Развитие с метаморфозом сопровождается наличием нескольких стадий развития, при этом рожденный организм отличается от взрослого, иногда очень сильно. При развитии с метаморфозом различают две разновидности: развитие с полным метаморфозом и развитие с неполным метаморфозом. Развитие с метаморфозом характерно для амфибий (земноводных), членистоногих (особенно для насекомых) и других животных.

Развитие с полным метаморфозом характеризуется тем, что появившийся в результате эмбрионального развития организм сильно отличается от взрослой формы (так называемая личинка). Эта личинка проходит ряд стадий, в результате чего появляется взрослая особь.

Рассмотрим некоторые примеры развития организмов с полным метаморфозом. Ярким примером такого развития является развитие земноводных. Из яйца (оплодотворенной икринки) появляется личинка — головастик. По многим чертам строения головастик напоминает рыб: у него имеются жаберные щели, жабры, боковая линия, двухкамерное сердце, один круг кровообращения и рыбообразная форма тела. В процессе развития происходит метаморфоз (превращение), состоящий в том, что хвост головастика рассасывается, появляются передние и задние конечности, исчезает боковая линия, жабры, жаберные щели, появляются легкие и второй круг кровообращения. В результате данного метаморфоза формируется маленькая лягушка, которая отличается от взрослой только размерами и неспособностью к размножению. При дальнейшем развитии этот организм растет, достигает половой зрелости, становится взрослой особью, развитие которой завершается смертью.

Другим примером развития с полным метаморфозом является развитие насекомых, например бабочки-белянки. Из яйца появляется личинка в форме гусеницы. Это организм червеобразной формы, который усиленно питается, растет, претерпевает несколько линек. По достижении определенного размера гусеница превращается в куколку, которая находится в коконе. Куколка не питается, а все превращение осуществляется за счет тех питательных веществ, которые накопила гусеница. После завершения всех превращений куколка становится половозрелой особью, которая приступает к размножению, откладывает яйца, и цикл развития повторяется.

Для некоторых организмов характерно постэмбриональное развитие с неполным превращением. В этом случае из яйца появляется организм, внешне похожий на взрослый, но у него не развиты некоторые жизненно важные органы. Примером таких организмов является саранча. Из яиц саранчи появляются маленькие насекомые, которые отличаются от взрослых особей неспособностью к полету из-за того, что у них не развиты крылья. Эти насекомые называются «пешая саранча». «Пешая саранча» усиленно питается, претерпевает несколько линек, у нее развиваются крылья, и она превращается во взрослую особь. Как следует из описания, у таких организмов отсутствует стадия куколки.

Следует отметить, что у животных рост организма (одна из составных частей развития) ограничен определенным отрезком времени — животные растут только до достижения половой зрелости.

Определение и значение

Рост и развитие — это процессы, которые характеризуют изменения, происходящие в организмах в течение их жизни. Рост обычно относится к увеличению физического размера организма, в то время как развитие связано с изменениями в структуре и функциональности организма.

Рост и развитие — важные аспекты в биологии, поскольку они представляют собой ключевые процессы, определяющие разнообразие и адаптацию живых организмов. Эти процессы особенно важны для многоклеточных организмов, таких как растения и животные, которые проходят через различные стадии развития от зародыша или семени до взрослого организма.

Рост является результатом клеточного деления и увеличения количества клеток в организме. Клетки передают свою информацию и наследственный материал путем деления, что приводит к образованию новых клеток и их увеличению в размере. Этот процесс приводит к увеличению организма в размере и массе.

Развитие, с другой стороны, связано с изменениями в структуре и функции организма. Оно включает в себя процессы дифференцировки клеток, при которых они специализируются для выполнения определенных функций. Например, в процессе развития у зародыша растения некоторые клетки становятся листьями, а другие становятся корнями. Это разнообразие клеток и их функциональность являются результатом развития.

Рост и развитие имеют огромное значение для жизни на Земле. Они позволяют организмам адаптироваться к окружающей среде, размножаться и эволюционировать. Знание этих процессов помогает ученым понять, как организмы функционируют и как они связаны с окружающей средой. Это знание может быть использовано для улучшения сельского хозяйства, сохранения природы и борьбы с болезнями.

Дальнейшее развитие

После вылупления из яйца или родов начинается постэмбриональный период развития организма, продолжающийся всю жизнь и заканчивающийся смертью. Постэмбриональный онтогенез человека делится на возрастные периоды, каждый из которых характеризуется различными изменениями в организме. Наиболее уязвимые, критические периоды онтогенеза — период полового созревания и период угасания половой функции.

Развитие лягушки из оплодотворенной икры включает личиночную стадию и метаморфоз

У некоторых групп животных новорожденные особи напоминают уменьшенные копии взрослых. Такое развитие называют прямым. У животных с личиночной стадией развития (многие виды насекомых, земноводные) личинки непохожи на взрослых, и их индивидуальное развитие включает метаморфоз (превращение), после которого они приобретают «взрослый» облик.

https://youtube.com/watch?v=qLOu_wiZcBo

https://youtube.com/watch?v=zj65-z8JgzM

Поделиться ссылкой

Принципы роста и развития организма

Один из основных принципов роста и развития организма – избирательность. По этому принципу клетки и ткани развиваются и растут неодновременно, а выборочно. Каждая клетка имеет свою специализацию и выполняет определенные функции. За счет специализации и дифференциации клеток возникают различные ткани и органы.

Второй принцип – последовательность и универсальность. Он заключается в том, что развитие тканей и органов происходит по определенной последовательности: сначала формируются клетки, затем они объединяются в ткани, а ткани в свою очередь составляют органы. Также этот принцип говорит о том, что процессы развития организма имеют общие черты для всех организмов, будь то человек, животное или растение.

Третий принцип – индивидуальность и наследственность. Он означает, что каждый организм имеет свои уникальные особенности развития, связанные с его генетическими характеристиками. Наследственные факторы и гены управляют процессами роста и развития, определяют его темпы и особенности.

Принципы роста и развития организма	Описание
Избирательность	Клетки и ткани развиваются неодновременно и выборочно
Последовательность и универсальность	Развитие происходит по определенной последовательности и имеет общие черты для всех организмов
Индивидуальность и наследственность	Уникальные особенности развития, определяемые генетическими характеристиками

Что такое развитие в биологии

Развитие в биологии — это увеличение сложности организма. Три основных процесса, которые происходят во время развития, это рост, морфогенез и дифференциация. Как упоминалось ранее, рост — это увеличение размера и количества. Однако морфогенез — это приобретение формы и структуры. Он отвечает за развитие формы организма.

Рисунок 2: Разработка Parhyale hawaiensis вид амфипод из ракообразных

Более того, дифференциация — это процесс созревания обобщенной клетки организма в специализированную клетку с помощью как морфологии, так и физиологии. Клетки подвергаются специализации путем изменения экспрессии генов. Дифференциация особенно ответственна за получение функции. Таким образом, развитие приносит изменения в двух аспектах: организация организма и функции организма

Эмбрион

В ходе дробления зиготы образуется первая многоклеточная стадия зародыша — бластула

Развитию многоклеточных животных предшествует образование гамет (яйцеклеток и сперматозоидов) в организмах родительских особей. После их слияния начинается удивительный процесс развития зиготы — эмбриогенез. Сначала оплодотворенная яйцеклетка дробится (многократно делится, не увеличиваясь в размерах), и образуется полый шарик (бластула). Затем часть стенки бластулы втягивается внутрь и образуется мешочек с двойными стенками (гаструла). Его полость становится в дальнейшем полостью пищеварительного тракта, а стенки гаструлы формируют зародышевые листки: наружный — эктодерму, внутренний — эндодерму.

Потом у зародышей всех животных, стоящих по своему развитию выше губок и кишечнополостных, разными способами между двумя зародышевыми листками закладывается третий — мезодерма. Теперь все готово для процесса образования органов. Из эктодермы разовьется эпителий кожи и его производные (кожные железы, чешуя, перья, волосы и т. д.), начало и конец пищеварительного тракта с железами, нервная система и органы чувств; из энтодермы — эпителий средней кишки, органы пищеварения, легкие, жабры; из мезодермы — скелет, мышцы, кровеносная и выделительная система, хорда.

Внешнее сходство зародышей позвоночных животных и человека

У большинства многоклеточных животных развитие зародыша проходит одни и те же стадии. Многие важные процессы, из которых складывается зародышевое развитие, пока недостаточно изучены, а способы их регуляции неизвестны. Поэтому вопрос о том, как и почему в определенное время в определенном месте развивающегося организма происходит определенное событие, остается одним из центральных в биологии.

Карл Максимович Бэр (1792—1876) — профессор, основатель науки сравнительной эмбриологии. Ему принадлежит ряд выдающихся открытий. Он первым доказал наличие яйцеклеток у млекопитающих животных и человека, обосновал теорию зародышевых листков, которые являются зачатками будущих органов

Бэр одним из первых обратил внимание, что в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяется история происхождения вида (филогенез), и сформулировал биогенетический закон, одно из положений которого гласит: «На ранней стадии развития животные бывают сходны с аналогичными стадиями развития (но не взрослыми особями) более примитивных форм»

Что такое развитие в биологии

Развитие в биологии — это увеличение сложности организма. Три основных процесса, которые происходят во время развития, это рост, морфогенез и дифференциация. Как упоминалось ранее, рост — это увеличение размера и количества. Однако морфогенез — это приобретение формы и структуры. Он отвечает за развитие формы организма.

Рисунок 2: Разработка Parhyale hawaiensis вид амфипод из ракообразных

Более того, дифференциация — это процесс созревания обобщенной клетки организма в специализированную клетку с помощью как морфологии, так и физиологии. Клетки подвергаются специализации путем изменения экспрессии генов. Дифференциация особенно ответственна за получение функции. Таким образом, развитие приносит изменения в двух аспектах: организация организма и функции организма

Рост и развитие в биологии: ключевые аспекты

Рост и развитие являются важными процессами в биологии. Они определяются генетическими факторами и обусловлены взаимодействием организма с окружающей средой. Рост и развитие позволяют организму достигать определенного размера и формы, а также функциональной зрелости.

Ключевыми аспектами роста и развития являются:

• Клеточное деление: Рост организма осуществляется за счет деления и увеличения количества клеток. Клеточное деление происходит во время разных фаз развития организма.
• Дифференциация клеток: В процессе развития клетки организма становятся специализированными и приобретают определенные функции. Это происходит через процесс дифференциации.
• Рост тканей и органов: Клетки организма увеличиваются в размере и объединяются в ткани и органы. Этот процесс позволяет организму формировать свою структуру и функционировать как единое целое.
• Гормональное регулирование: Рост и развитие контролируются различными гормонами, продуцируемыми железами эндокринной системы. Гормоны играют важную роль в регуляции роста и развития организма.

Кроме того, рост и развитие также зависят от внешних факторов, таких как питание, условия среды, здоровье и генетика организма. Недостаток питательных веществ или плохие условия окружающей среды могут препятствовать нормальному росту и развитию организма.

В целом, рост и развитие в биологии являются сложными процессами, которые требуют гармоничного взаимодействия различных молекулярных и клеточных механизмов. Изучение этих процессов позволяет лучше понять формирование и функционирование живых организмов в естественной и экологической перспективе.

Внешние факторы влияния

Рост и развитие организмов в значительной степени зависят от внешних факторов, которые могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на различные этапы жизни.

Один из основных внешних факторов – питание. Организмы получают необходимые для роста и развития вещества из внешней среды. Недостаток питательных веществ может привести к замедлению роста и развития, а переизбыток – к ожирению или другим заболеваниям.

Температура также оказывает влияние на рост и развитие организмов. Каждый вид имеет оптимальный диапазон температур, при которых он наиболее активен. Выход за пределы этого диапазона может повлиять на рост и развитие, например, высокие температуры могут привести к обезвоживанию и ослаблению организма.

Освещение также влияет на рост и развитие организмов. Некоторые виды могут требовать определенного количества света для нормального функционирования, в то время как другие могут предпочитать более темные условия.

Другим важным внешним фактором является наличие воды. Организмы нуждаются в достаточном количестве влаги для поддержания жизнедеятельности и выполнения множества биологических процессов. Недостаток воды может привести к засухе и гибели организмов.

Еще одним влияющим фактором является наличие кислорода. Многие организмы нуждаются в достаточном количестве кислорода для проведения процессов дыхания. Недостаток кислорода может ограничить рост и развитие, а избыток – вызвать нарушение функционирования организма.

Таким образом, внешние факторы играют важную роль в росте и развитии организмов, определенные оптимальные условия среды способствуют их нормальному функционированию, в то время как нарушение этих условий может приводить к неблагоприятным последствиям.

Дифференцировка клеток растений

Дифференцировка у растений относится к процессам, посредством которых различные типы клеток возникают из клеток-предшественников и становятся отличными друг от друга. Растения имеют около десятка основных типов клеток, необходимых для повседневного функционирования и выживания. Для размножения требуются дополнительные типы клеток. Хотя основное разнообразие растительных клеток невелико по сравнению с животными, эти клетки разительно отличаются. Например, некоторые клетки, такие как клетки паренхимы, сохраняют потенциал реагировать на внешние и/или гормональные сигналы в течение всей своей жизни и при правильных условиях могут быть преобразованы в другой тип клеток (трансдифференцировка). Другие клетки, такие как проводящие воду сосудистые элементы, претерпевают клеточную гибель и, таким образом, никогда не могут трансдифференцироваться в другой тип клеток.

Факторы и механизмы

Рост и развитие в биологии являются сложными процессами, которые зависят от множества факторов и механизмов. Взаимодействие этих факторов и механизмов определяет скорость и направление роста организма.

Генетические факторы

Одним из основных факторов, влияющих на рост и развитие организма, является наследственность. Гены, наследуемые от родителей, определяют такие важные характеристики, как рост, форма тела, развитие органов и тканей. Наличие определенных генов может способствовать быстрому росту или, наоборот, замедлению развития.

Питание

Правильное питание является неотъемлемым условием для нормального роста и развития организма. Поступление необходимых питательных веществ, таких как белки, углеводы, жиры, витамины и минералы, обеспечивает энергию и строительный материал для роста клеток и тканей. Недостаток или избыток питательных веществ может привести к замедлению роста или нарушению нормального развития.

Гормоны роста

Одним из ключевых механизмов роста является действие гормонов роста. Они вырабатываются гипофизом – железой эндокринной системы, расположенной в головном мозге. Гормоны роста стимулируют деление и рост клеток, а также оказывают влияние на обмен веществ. Их уровень регулируется различными факторами, включая возраст, питание и физическую активность.

Внешние факторы

Рост и развитие могут быть также оказаны внешними факторами, такими как условия окружающей среды. Например, температура, влажность, доступность воздуха и питательных веществ могут влиять на рост и развитие растений и животных. Также факторами могут быть физическая активность, стресс, травмы и инфекции.

Таким образом, рост и развитие в биологии определяются множеством факторов, таких как генетика, питание, гормоны роста и внешние условия. Понимание этих факторов и их взаимосвязи позволяет лучше понять процессы роста и развития организмов.

РОСТ КЛЕТОК

Все живое состоит из клеток. Поскольку клетки не могут быть крупнее некоторых максимальных размеров, рост организма возможен только за счет увеличения числа клеток. Последнее достигается с помощью митоза – клеточного деления, при котором сначала на две части делится ядро, а затем цитоплазма.

Каждая из двух клеток, образовавшихся в результате митоза, вдвое меньше исходной. Поэтому прежде чем приступить к следующему делению, клетки должны пройти период роста, в ходе которого у них удваивается число органелл и пополняется количество цитоплазмы. Лишь после восстановления нормальных размеров клетки готовы к следующего делению. См. также КЛЕТКА.

Форма и размеры клеток зависят от их функции. Тело человека построено из клеток нескольких сот разных типов, которые по их способности к делению можно разбить на три категории. Наивысшей митотической активностью обладают клетки обновляющихся тканей, названных так потому, что они постоянно обновляются на клеточном уровне. Например, эпидермальные клетки делятся, находясь в базальном слое кожи; затем по мере продвижения к поверхности кожи они дифференцируются, а оказавшись на поверхности, отмирают и слущиваются, прожив лишь несколько недель. Эпителиальные клетки, выстилающие пищеварительный тракт, иногда живут всего несколько дней, после чего отмирают и выводятся с фекальными массами. Сперматозоидам, яйцеклеткам и клеткам крови уготована та же судьба: они рождаются, стареют и гибнут, и процесс замены их новыми клетками повторяется многократно.

Клетки второй категории способны к митозу, но потенциально могут существовать до тех пор, пока жив организм в целом. Такие клетки составляют т.н. разрастающиеся ткани: они растут только в период роста всего тела, а после того, как организм достигает окончательных размеров, митотическая активность прекращается. Разрастающиеся ткани образуют многие внутренние органы – печень, почки и железы, как эндо-, так и экзокринные.

К третьей категории относятся клетки, которые по окончании ранних стадий развития совершенно утрачивают способность к делению. Примерами могут служить клетки таких тканей, как нервная и мышечная. Хотя эти клетки могут оставаться живыми до тех пор, пока жив организм, они настолько высокоспециализированы, что митоз для них невозможен. Именно поэтому сердце и головной мозг не способны к регенерации. Их клетки могут увеличиваться в размерах, но не в числе, и эти органы, во всяком случае у высших животных, расходуют в процессе развития весь запас эмбриональных клеток, которые могли бы обеспечить в дальнейшем восстановление поврежденной ткани. У низших позвоночных животных – рыб и хвостатых амфибий – сохраняется достаточное количество недифференцированных клеток, чтобы обеспечить регенерацию некоторых частей как головного и спинного мозга, так и сердца. Среди тритонов есть виды, способные регенерировать даже хрусталик и сетчатку глаза после полного иссечения этих структур.

Рост и развитие в биологии

Рост и развитие — важные процессы в биологии, которые отличаются друг от друга.

Рост — это увеличение размеров организма, вызванное увеличением количества клеток и их размеров.

Развитие — это последовательное изменение организма в течение его жизни, включая изменения в его структуре, функциях и поведении.

Рост и развитие происходят в течение всей жизни организма. Они зависят от различных факторов, включая генетику, питание и окружающую среду.

Во время роста и развития организма происходят изменения в его клетках и тканях. Клетки делится, увеличивая их количество, и специализируются для выполнения определенных функций.

Рост и развитие также включают изменения во внешности организма. Например, у растений может происходить увеличение стебля и листьев, а у животных — увеличение размеров и изменение формы тела.

Рост и развитие играют важную роль в жизни организмов, позволяя им адаптироваться к своей среде и выполнять различные функции.

Итак, рост и развитие в биологии являются важными процессами, которые определяют форму и функции организма на протяжении всей его жизни.

РАСТЕНИЯ

В семенах растений имеется эндосперм, снабжающий зародыш питательными веществами подобно тому, как желток обеспечивает питание развивающемуся зародышу животных. Семена сосудистых растений при прорастании образуют корни и побеги.

Несмотря на значительные различия между корнями и побегами, у них много общего. И те и другие многократно ветвятся, а их растущие кончики, состоящие из недифференцированных клеток, образуют конусы нарастания (верхушечные меристемы). Многократные митотические деления в конусе нарастания постоянно поставляют новые клетки, обеспечивающие рост в длину. Непосредственно за этой зоной пролиферации находятся зоны дифференцировки и растяжения; здесь новообразованные клетки превращаются в специализированные клетки ксилемы и флоэмы – проводящих тканей растения. В процессе дифференцировки эти клетки сильно растягиваются в длину, что обеспечивает очень быстрый рост побегов (например, у бамбука). Между ксилемой и флоэмой расположен слой камбиальных клеток, за счет которых происходит утолщение стеблей и корней.

Приведенное выше описание относится в основном к деревьям и кустарникам. В отличие от них, у многих травянистых растений зона нарастания листьев находится у основания, а не на верхушке. Листья растут у них снизу, и именно поэтому газон приходится подстригать многократно. Деревья и живые изгороди тоже подстригают, чтобы придать им определенную форму, однако при этом их зоны нарастания срезаются. В результате после обрезки ветвей кусты и деревья растут гуще, потому что при повреждении верхушки побега меристемы, отдаленные от его кончика, принимают на себя функции утраченной части. До удаления верхушечной меристемы, оказывавшей на них тормозящее воздействие, эти латеральные меристемы пребывали в латентном состоянии; освободившись от торможения, они дают начало боковым ветвям.

Это явление иллюстрирует механизм, регулирующий рост растения. Верхушечная меристема вырабатывает гормональные вещества (ауксины), которые, перемещаясь вниз по стеблю, тормозят рост других меристем. Ауксины определяют также тропизмы растений, например тенденцию расти в сторону источника света. Инактивируясь на освещенной стороне стебля, они стимулируют удлинение стебля на теневой стороне, заставляя его склоняться в направлении к источнику света.

От света зависят также сроки вегетации: каждый вид растений начинает и заканчивает рост, цветет и производит семена в определенное время года. В умеренных широтах жизненные циклы растений приспособлены к колебаниям температуры и к удлинению или укорочению светового дня. Некоторым видам для цветения необходим длинный, а другим короткий день. Там, где колебания температуры и длины светового дня минимальны, прежде всего в тропиках, в координации жизненных циклов растений может участвовать чередование периодов дождей и засухи.

Однолетние растения запрограммированы на прекращение роста и отмирание в первый (и единственный) год своей жизни, а продолжение существования вида обеспечивается семенами. В отличие от них многолетние растения, в частности деревья, обладают способностью к потенциально неограниченному росту. За счет верхушечных меристем всех побегов объем тканей ежегодно увеличивается, а за счет камбия происходит рост ствола в толщину и повышается его прочность. Способность деревьев расти до тех пор, пока они живут, а жить до тех пор, пока они растут, демонстрирует пример секвойи с ее гигантскими размерами и потенциальным бессмертием.

Жизнь многолетников удается продлить с помощью вегетативного размножения. У отводков можно вызвать образование корней (иногда при помощи гормонов) и вырастить из них новые растения, обладающие теми же генетическими признаками, что и родительское растение. См. также ГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ.