Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Задорожній - Нова програма

§ 106. Ріст і розвиток живих організмів

Поміркуйте

Чи можуть комахи рости безперервно й необмежено? Чому?

Згадайте

Властивості живих організмів

Ріст

Розвиток

Старіння

Ріст клітин

Ріст клітин живих організмів може відбуватися з різною швидкістю. Ця швидкість залежить від особливостей будови самої клітини (клітини прокаріотів діляться швидше) та умов зовнішнього середовища.

Межі росту клітин також можуть бути різними. У більшості випадків клітини ростуть тільки до певного розміру, і цей розмір є невеликим. Але в деяких випадках ріст клітини може бути практично необмеженим. Такий ріст часто спостерігається у грибів, які здатні утворювати гігантські багатоядерні міцелії.

У людини розмір більшості клітин невеликий. І тільки аксони нейронів можуть досягати значних розмірів.

Наслідком росту та збільшення числа клітин у результаті їхнього поділу в багатоклітинних тварин є розростання їхніх тканин. Під час ембріонального розвитку таким чином здійснюється формування нових структур організму.

Розвиток клітин

Поділ еукаріотичних клітин (у тому числі клітин людини) у більшості випадків здійснюється шляхом мітозу. Після поділу частка утворених клітин може бути різною. На ранніх стадіях ембріогенезу людини клітини після поділу знову діляться. Пізніше починається диференціація клітин і здатність до поділу зберігають лише деякі з них. Такі клітини, що зберігають здатність до поділу і залишаються недиференційованими, називають стовбуровими клітинами.

Диференціація клітин — це процес утворення спеціалізованих клітин, які отримують певні риси будови, що дають їм можливість виконувати потрібні функції з високою ефективністю (мал. 106.1). Досягається диференціація клітин за рахунок регуляції роботи генів. Геном клітини в цілому залишається незмінним, але активно працює в ньому лише певний комплекс генів. Диференціація клітин в організмі людини є необоротним процесом.

Мал. 106.1. Диференціація клітин під час утворення клітин крові

Обмеженість та періодичність росту організмів

Безпосередньо після народження в більшості багатоклітинних організмів іде період росту. Ріст — це процес збільшення розмірів і маси особини за рахунок збільшення кількості клітин або їх розтягування. Розрізняють обмежений і необмежений типи росту. За обмеженого типу ріст організму припиняється після досягнення певного віку (більшість ссавців, комах, птахів). За необмеженого типу росту особини ростуть упродовж усього життя (молюски, риби, рослини).

Для організмів з необмеженим ростом часто спостерігається уповільнення темпів росту з віком. Наприклад, у малих крокодилів після народження (виходу з яйця) темпи їхнього росту є високими протягом двох-трьох років, після чого темп росту вповільнюється, але не зупиняється. Дорослі особини виростають лише на кілька сантиметрів за рік. Але через велику тривалість життя (до 80 років і більше) розмір гребенястого крокодила може досягати 7 метрів.

Процесу росту властива періодичність (сезонна, добова тощо) — переривчастий ріст. Так, у рослин помірних широт ріст узимку припиняється, а навесні — поновлюється. Період тимчасового фізіологічного спокою в розвитку називають діапаузою. Діапауза характеризується різким зниженням інтенсивності метаболізму клітин. Вона властива комахам, багатьом хребетним. У деяких ссавців північних широт діапауза відбувається в зимовий час (ведмеді, соні, байбаки) і називається гібернацією (сплячкою). Діапауза комах може тривати від декількох годин до декількох років.

Періодичність росту є характерною ознакою представників членистоногих. Це пов’язано з особливостями будови їхнього організму. Він вкритий жорстким зовнішнім скелетом і тому не може змінювати свої розміри. Таким чином, ріст цих тварин стає можливим тільки у період линьки (мал. 106.2), коли зовнішні покриви ще не затверділи й можуть розтягуватися.

Швидкість та характер росту організмів

Швидкість росту живих організмів може бути різною. Вона визначається як особливостями біології конкретного виду, так і умовами середовища. Наприклад, швидкість росту дитинчат у ссавців є суттєво більшою, ніж швидкість росту дитинчат у рептилій такого самого розміру. А на швидкість росту гусені суттєво впливає середня температура повітря, яка для періоду росту може бути різною у різні роки.

Характер росту у різних живих організмів також може відрізнятися. Якщо ріст усіх частин тіла здійснюється рівномірно й пропорції тіла в результаті залишаються без змін, то такий тип росту називають ізометричним. Ізометричний тип росту є характерним для багатьох риб. Якщо ж у процесі росту різні частини тіла ростуть з різною швидкістю, і, як результат, пропорції тіла з часом змінюються, то має місце алометричний тип росту. Саме такий тип росту характерний для людини. Це добре видно, якщо порівняти пропорції тіла новонародженого, дитини і дорослої людини. У новонароджених довжина голови становить 1/4, у семирічної дитини — 1/7, а у дорослої людини — 1/8 довжини їхнього тіла.

Мал. 106.2. Ріст комахи в період линьки

Ключова ідея

Ріст і розвиток клітин у багатоклітинних організмах регулюються генетично. Ріст самих живих організмів може бути безперервним або періодичним, обмеженим або необмеженим.

Практична робота

Періодичність росту луски риби

1. Розгляньте за допомогою лупи луску трьох різних видів риб, знайдіть концентричні кільця, кожне з яких відповідає одному року життя риби. Визначте вік риб.

2. Поясніть, чи можна за річними кільцями визначити умови, в яких жили риби.

3. Сформулюйте висновок.

Практична робота

Періодичність росту дерев'янистих рослин

1. Розгляньте зрізи стебел різних дерев'янистих рослин. Знайдіть деревину й річні кільця.

2. Зверніть увагу на розміри й колір річних кілець. Укажіть, чим зумовлена поява річних кілець у деревині.

3. Поясніть, чи можна за річними кільцями встановити умови, в яких жили рослини.

4. Сформулюйте висновок.

Запитання та завдання

1. Якими можуть бути межі росту клітини? 2. Що таке диференціація клітин? 3. Чому для ракоподібних можливий тільки періодичний тип росту? 4. Виберіть один із видів тварин і складіть список факторів, які можуть впливати на швидкість росту цієї тварини. 5. Чому розмір голови людини відносно розміру її тіла від народження до завершення росту організму зменшується?