Биология / Биология / ЕГЭ. Биология. Пошаговая подг. Садовниченко, 2019, 368с

ОРГАНИЗМ КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

РАЗНООБРАЗИЕ ОРГАНИЗМОВ

Одноклеточные и многоклеточные организмы

В зависимости от количества клеток, входящих в состав организма, и степени их взаимодействия выделяют одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы. Клетки одноклеточных организмов выполняют функции целостного организма. Деление клетки у одноклеточных влеч¸т за собой увеличение количества особей, а в их жизненном цикле отсутствуют многоклеточные стадии. Одноклеточными являются подавляющее большинство бактерий, часть животных, растений и грибов.

Колониальными называют организмы, у которых в процессе бесполого размножения дочерние особи остаются соедин¸нными с материнским организмом, образуя колонию. Например водоросли вольвокс. Колониальные организмы, по-видимому, были промежуточ- ным звеном в процессе возникновения многоклеточных.

Многоклеточные организмы состоят из множества клеток. Клетки многоклеточных организмов специализируются на выполнении различных функций, но теряют способность к самостоятельному существованию. Эти организмы имеют более совершенные системы регуляции, чем одноклеточные, и более устойчивы к воздействию условий окружающей среды. Деление отдельной клетки приводит к росту многоклеточного организма, но не к его размножению. Многоклеточными является большинство растений, животных и грибов, а также немногие бактерии.

Автотрофы и гетеротрофы

По способу питания организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, а гетеротрофы используют исключительно готовые органические вещества.

Часть автотрофов могут использовать энергию света (осуществляют фотосинтез) — это фотоавтотрофы. К ним относятся растения и часть бактерий. Автотрофы, извлекающие энергию пут¸м окисления неорганических соединений в процессе хемосинтеза, являются хемоавтотрофами. К хемосинтетикам относятся только прокариотические организмы.

Ê гетеротрофам относятся животные, грибы, бактерии и лиш¸нные хлорофилла растения. Среди гетеротрофов имеются паразиты, сапротрофы, симбионты, хищники и т. д.

НЕДЕЛЯ 8. Организм как биологическая система

НЕДЕЛЯ 8. Организм как биологическая система

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1.Каково основное отличие многоклеточных организмов от колониальных, образованных одноклеточными?

1)клеточное строение

2)развитие из одной клетки

3)дифференцировка клеток

4)способ размножения

2.Какой процесс характерен исключительно для аэробных организмов?

1)гликолиз

2)брожение

3)субстратное фосфорилирование

4)окислительное фосфорилирование

3.К хемоавтотрофам не относятся

1)пурпурные бактерии

2)нитрифицирующие бактерии

3)серобактерии

4)железобактерии

4.Какое свойство живого обеспечивает непрерывность жизни?

1)обмен веществ

2)размножение

3)рост и развитие

4)движение

5.Какая форма бесполого размножения присуща инфузории-туфельке?

1)бинарное деление

2)фрагментация

3)множественное деление

4)почкование

6.Бесполое размножение грибов осу-

7.Важным эволюционным преимуществом полового размножения является

1)генетическое сходство потомков

сродителями

2)обеспечение механизма рекомбинации генов

3)предотвращение скрещивания потомков с родителями

4)экономия ресурсов в процессе воспроизведения по сравнению

сбесполым

Аэробы и анаэробы

По особенностям энергетического обмена организмы могут быть поделены на аэробов и анаэробов.

Аэробы способны жить и развиваться только при наличии в среде молекулярного кислорода, который они используют в качестве конечного акцептора электронов в процессе кислородного дыхания (см. Неделя 5). К аэробам относится подавляющее большинство животных и грибов, все растения, а также значительная часть прокариот.

Анаэробы не используют кислород для осуществления процессов диссимиляции. Анаэробами являются некоторые животные (в основном внутренние паразиты), а также ряд бактерий. У животных-анаэробов функционирует главным образом гликолиз, а у бактерий — брожение, анаэробное (например, серное) дыхание и бескислородный фотосинтез. Наличие кислорода в среде не мешает развитию многих анаэробов.

Анаэробные организмы возникли раньше аэробных, так как в первичной атмосфере планеты не было кислорода. Его накопление связано с возникновением фотосинтеза, в связи с чем ряд организмов переш¸л к кислородному дыханию.

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ, ЕГО ЗНАЧЕНИЕ

Способность организмов воспроизводить себе подобных является одним из фундаментальных свойств живого. Несмотря на то, что жизнь в целом непрерывна, продолжительность жизни отдельно взятой особи конечна, поэтому передача наследственной информации от одного поколения следующему при воспроизведении обеспечивает выживание данного вида организмов на протяжении длительных периодов времени. Таким образом, размножение обеспечивает непрерывность и преемственность жизни.

СПОСОБЫ РАЗМНОЖЕНИЯ, СХОДСТВО И ОТЛИЧИЕ ПОЛОВОГО

ИБЕСПОЛОГО РАЗМНОЖЕНИЯ

Âприроде различают два основных способа размножения — бесполое и половое.

Бесполое размножение — это способ размножения, при котором не происходит ни образования, ни слияния специализированных половых клеток — гамет. В основе

бесполого размножения лежит митотическое деление клетки.

В зависимости от того, сколько клеток материнского организма да¸т начало новой особи, бесполое размножение подразделяют на собственно бесполое и вегетатив-

íîå. Ïðè собственно бесполом размножении дочерняя особь развивается из единственной клетки материнского организма, а при вегетативном — из группы клеток или целого органа.

Формы собственно бесполого размножения:

•деление надвое (ам¸ба протей, инфузория-туфелька);

•множественное деление, èëè шизогония (малярийный плазмодий);

•спорообразование (многие растения и грибы);

•почкование (дрожжи).

Формы вегетативного размножения:

•почкование (кишечнополостные, кольчатые черви);

•фрагментация(кишечнополостные,кольчатыечерви);

•полиэмбриония (цитрусовые);

•вегетативное размножение растений (см. Неделя 16).

Бесполое размножение быстрое, да¸т много потомков, вещество и энергия при этом расходуются очень эффективно. Однако все потомки являются копиями материнской особи, наследственная изменчивость отсутствует, и это снижает жизнеспособность особей при изменении условий окружающей среды.

Половое размножение — способ размножения, при котором происходит образование и слияние половых клеток, или гамет, в одну клетку — зиготу, из которой развивается новый организм.

Для полового размножения необходимо предварительное уменьшение количества хромосом, которое обеспечивается процессом мейотического деления клетки при образовании половых клеток. Количество хромосом восстанавливается при оплодотворении.

Особой формой полового размножения является партеногенез. При партеногенезе, или девственном развитии, новый организм развивается из неоплодотвор¸нной яйцеклетки, как, например, у дафний, медоносных пч¸л и некоторых скальных ящериц. Иногда этот процесс стимулируется внедрением сперматозоидов организмов другого вида.

Животные организмы, у которых мужские и женские половые клетки вырабатываются разными особями, называются раздельнополыми, а способные вырабатывать оба вида гамет — гермафродитами.

Растения, у которых мужские и женские цветки или другие разноименные половые органы располагаются на разных особях, называются двудомными, а имеющие одновременно оба вида цветков — однодомными.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

8. Какой способ деления клеток обе-

9.В процессе эмбрионального развития из энтодермы развивается

1)эпидермис кожи

2)печень

3)кости скелета

4)кровеносная система

10.Какая стадия развития начинается с закладки зародышевых листков?

11.Благодаря чему среди особей одной популяции амёбы протей быстро распространяются мутации?

1)ускоренному обмену веществ

2)бесполому размножению

3)внутривидовой конкуренции

4)борьбе за существование

12.На какой стадии развития эмбриона происходит закладка осевых органов?

13.Процесс деления оплодотворённой яйцеклетки без последующего увеличения размеров клеток называется

1)гаструляцией

2)дроблением

3)бластуляцией

4)дифференцировкой

14.Что из следующего наилучшим образом отражает сущность дифференцировки?

1)клетки делятся и увеличиваются в размерах

2)клетки завершают выполнение специфических функций и погибают

3)клетки специализируются по структуре и выполняемым функциям

4)части тела оформляются и принимают участие в выполнении специфических функций

НЕДЕЛЯ 8. Организм как биологическая система

НЕДЕЛЯ 8. Организм как биологическая система

Половое размножение обеспечивает возникновение генетического разнообразия потомков, основу которого составляют мейоз и рекомбинация родительских генов при оплодотворении. Наиболее удачные комбинации генов обеспечивают лучшее приспособление потомков к среде обитания, их выживание и большую вероятность передачи своей наследственной информации следующим поколениям. Этот процесс приводит к изменению признаков и свойств организмов и, в конечном итоге, к образованию новых видов в процессе эволюционного естественного отбора. Однако половое размножение является медленным, неэффективным с точки зрения затрат вещества и энергии, да¸т мало потомков.

Бесполое и половое размножение широко используются человеком в сельском хозяйстве, декоративном животноводстве, растениеводстве и других областях для выведения новых сортов растений и пород животных, сохранения хозяйственно ценных признаков, а также быстрого увеличения числа особей.

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ И ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

У животных, в частности позвоночных, оплодотворению предшествует сближение гамет, или осеменение. Успеху осеменения способствует синхронизация выведения мужских и женских половых клеток, а также выделение яйцеклетками специфических химических веществ с целью облегчения ориентации сперматозоидов в пространстве.

ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ

У животных различают внешнее и внутреннее оплодотворение. При внешнем оплодотворении женские и мужские половые клетки выводятся наружу, где и происходит процесс их слияния, как, например, у кольчатых червей, двустворчатых моллюсков, бесчерепных, большинства рыб и многих земноводных.

Внутреннее оплодотворение связано с введением мужских половых продуктов в половые пути самки, и наружу выводится уже оплодотвор¸нная яйцеклетка. Внутреннее оплодотворение характерно для подавляющего большинства наземных животных, например для плоских и круглых червей, многих членистоногих и брюхоногих моллюсков, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, а также для ряда земноводных. Оно встречается и у некоторых водных животных, в том числе у головоногих моллюсков и хрящевых рыб.

Существует и промежуточный тип оплодотворения — наружно-внутренний, при котором самка захватывает половые продукты, специально оставленные самцом на каком-либо субстрате, как это происходит у некоторых членистоногих и хвостатых земноводных.

ОНТОГЕНЕЗ И ПРИСУЩИЕ ЕМУ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

Онтогенез (îò ãðå÷. онтос — сущее и генезис — возникновение, происхождение) — это процесс индивидуального развития организма от зарождения до смерти.

Организм зарождается с момента возникновения зиготы в результате оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом. В процессе онтогенеза происходят рост, дифференцировка

èинтеграция частей развивающегося организма. Дифференцировкой (îò ëàò. дифферентио — различие) называют процесс возникновения различий между однородными тканями

èорганами, их изменения в ходе развития особи, приводящие к формированию специализированных тканей и органов.

Закономерности онтогенеза являются предметом изучения эмбриологии (îò ãðå÷. эмбрион — зародыш и логос — слово, наука).

Онтогенез определяется генетическими программами, закрепившимися в процессе эволюции, то есть он является кратким повторением исторического развития вида (филогенеза).

Все изменения в организме вследствие переключения отдельных групп генов в ходе индивидуального развития происходят постепенно и не нарушают его целостности, однако события каждой предыдущей стадии оказывают значительное влияние на протекание последующих стадий развития.

ЭМБРИОНАЛЬНОЕ И ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

В онтогенезе животных выделяют эмбриональный и постэмбриональный периоды. Эмбриональный период начинается с образования зиготы в процессе оплодотворения и за-

канчивается рождением организма или выходом его из зародышевых (яйцевых) оболочек. Постэмбриональный период продолжается от рождения до смерти организма.

Иногда выделяют и проэмбриональный период, èëè прогенез, к которому относят гаметогенез и оплодотворение.

Эмбриональное развитие, или эмбриогенез, у животных и человека делят на ряд стадий:

дробление, гаструляция, гистогенез è органогенез, а также период дифференцированного

зародыша.

Дробление — это процесс митотического деления зиготы на более мелкие клетки — бластомеры (рис. 57). В результате дробления образуется сначала морула, а затем бластула. Морула — плотное скопление бластомеров. Бластула — однослойный многоклеточный зародыш, представляющий собой полый шарик, стенки которого образованы клетками — бластомерами, а полость внутри заполнена жидкостью и называется бластоцелем.

Гаструляцией называют процесс образования двухили тр¸хслойного зародыша — гаструлы (îò ãðå÷. гастер — желудок), который происходит сразу после образования бластулы. Гаструляция осуществляется пут¸м движения клеток и их групп относительно друг

НЕДЕЛЯ 8. Организм как биологическая система

НЕДЕЛЯ 8. Организм как биологическая система

друга, например впячиванием одной из стенок бластулы. Помимо двух или тр¸х сло¸в клеток гаструла имеет также первичный рот — бластопор.

нервная система, органы чувств, жабры и др. Производными энтодермы являются кишечник и связанные с ним железы (печень и поджелудочная), а также л¸гкие. А мезодерма да¸т нача- ло всем видам соединительной ткани, в т. ч. костной и хрящевой тканям скелета, мышечной ткани скелетных мышц, кровеносной системе, многим эндокринным железам и т. д.

Закладка комплекса осевых органов хордовых животных (нервной трубки на спинной стороне зародыша, хорды и кишечной трубки) приводит к формированию нейрулы.

После протекания органогенеза наступает период дифференцированного зародыша, который характеризуется продолжением специализации клеток организма и быстрым ростом.

У многих животных в процессе эмбрионального развития возникают зародышевые оболочки и другие временные органы, которые обеспечивают развитие эмбриона и плода до рождения, например плацента, пуповина и др.

Постэмбриональное развитие животных делят на дорепродуктивный (ювенильный), репродуктивный и пострепродуктивный периоды.

Ювенильный период продолжается от рождения до полового созревания, он характеризуется интенсивным ростом и развитием организма. По характеру развития различают прямое и непрямое развитие. При прямом развитии появляющийся на свет организм уже похож на взрослую особь, и процесс развития заключается в увеличении линейных размеров особи и формировании половых органов, как у человека (рис. 58, à). Ïðè непрямом развитии особь непохожа на взрослую, и в процессе развития происходит существенная перестройка е¸ организма, как у амфибий (рис. 58, á). Наличие в жизненном цикле личинок, непохожих на взрослых особей, позволяет снижать внутривидовую конкуренцию за сч¸т разделения источников питания, способствует расселению малоподвижных или

КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ

Заполните таблицу.

Сравнительная характеристика одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов

Количество клеток

Размеры

Специализация

клеток

Ткани и органы

Способность клеток к самостоятельному существованию

Примеры

организмов

НЕДЕЛЯ 8. Организм как биологическая система

НЕДЕЛЯ 8. Организм как биологическая система

Сравнительная характеристика способов размножения