Зростання та розвиток організму, Біологія

Зростання - це збільшення розмірів організму за рахунок збільшення числа та маси клітин, а також різних неклітинних утворень. Зростання супроводжується спеціалізацією клітин, формуванням тканин, органів та систем органів.

Процес розвитку організму з моменту зародження до кінця життя називається онтогенезом. Цьому процесу властиві кількісні та якісні перетворення, інтенсивність та характер яких пов'язані з певними періодами розвитку.

Види онтогенезу

У різних живих організмів онтогенез протікає по-різному. Для рослин особливістю онтогенезу є постійне зростання організму, яке триває протягом усього життя. Ритми зростання залежать як від довкілля, і від внутрішніх чинників, закріплених генетично у процесі еволюції.

Проростання насіння - важлива частина онтогенезу рослини

У деяких рослин процес зростання переривається періодами спокою, пов'язаними з настанням зими. Для онтогенезу багатьох комах характерний період личинкового розвитку. У яйцекладних тварин частина онтогенезу проходить у яйці. Ряду тварин і людині властивий внутрішньоутробний розвиток зародка (ембріона).

Ембріон

У ході дроблення зиготи утворюється перша багатоклітинна стадія зародка - бластула

Розвитку багатоклітинних тварин передує утворення гамет (яйцеклітин та сперматозоїдів) в організмах батьківських особин. Після їх злиття починається дивовижний процес розвитку зиготи. ембріогенез.

Спочатку запліднена яйцеклітина дробиться (багаторазово ділиться, не збільшуючись у розмірах), і утворюється порожня кулька (бластула).Потім частина стінки бластули втягується всередину і утворюється мішечок із подвійними стінками (гаструла).

Його порожнина стає надалі порожниною травного тракту, а стінки гаструли формують зародкові листки: зовнішній. ектодерму, внутрішній - ендодерму.

Потім у зародків усіх тварин, що стоять за своїм розвитком вище губок і кишковопорожнинних, різними способами між двома зародковими листками закладається третій. мезодермаТепер все готове для процесу утворення органів.

З ектодерми розвинеться епітелій шкіри та його похідні (шкірні залози, луска, пір'я, волосся тощо).

), початок і кінець травного тракту з залозами, нервова система та органи почуттів; з ентодерми – епітелій середньої кишки, органи травлення, легені, зябра;

Зовнішня схожість зародків хребетних тварин та людини

Більшість багатоклітинних тварин розвиток зародка проходить одні й самі стадії.

Багато важливих процесів, з яких складається зародковий розвиток, поки що недостатньо вивчені, а способи їх регуляції невідомі.

Тому питання про те, як і чому у певний час у певному місці розвивається відбувається певна подія, залишається одним з центральних у біології.

Карл Максимович Бер (1792—1876) — професор, засновник науки порівняльної ембріології. Йому належить низка видатних відкриттів.

Бер одним із перших звернув увагу, що в індивідуальному розвитку (онтогенезі) повторюється історія походження виду (філогенез), і сформулював біогенетичний закон, одне з положень якого говорить: «На ранній стадії розвитку тварини подібні до подібних стадій розвитку (але не дорослих осіб) ) більш примітивних форм».

Подальший розвиток

Після вилуплення з яйця або пологів починається постембріональний період розвитку організму, що триває все життя і закінчується смертю.

Постембріональний онтогенез людини поділяється на вікові періоди, кожен із яких характеризується різними змінами в організмі.

Найбільш уразливі, критичні періоди онтогенезу - період статевого дозрівання та період згасання статевої функції.

Розвиток жаби із заплідненої ікри включає личинкову стадію та метаморфоз

У деяких груп тварин новонароджені особини нагадують зменшені копії дорослих. Такий розвиток називають прямим. У тварин з личинковою стадією розвитку (багато видів комах, земноводні) личинки несхожі на дорослих, та їх індивідуальний розвиток включає метаморфоз (перетворення), після якого вони набувають «дорослого» вигляду.

Зростання та розвиток

Зростання та розвиток.

З того часу, як у ході еволюції виникли багатоклітинні організми, перетворення заплідненого яйця на дорослу особину відбувається у кожному поколінні у процесі зростання та розвитку. Зростання, тобто.

збільшення розмірів досягається за рахунок підвищення кількості таких субодиниць, як молекули і клітини. Розвиток, тобто. якісна зміна, забезпечується синтезом нових сполук та утворенням клітин різних типів у результаті диференціювання.

Процесам зростання та розвитку притаманні певні фізичні обмеження, що утримують збільшення розмірів та зміни форми у відомих межах. Зі збільшенням лінійних розмірів удвічі площа поверхні збільшується вчетверо, а обсяг у вісім разів.

Це має найважливіше значення для таких параметрів, як регуляція температури та міцність структури, необхідної для підтримки зростаючої маси організму.

Хоча клітини бувають різних розмірів – від крихітного сперматозоїда до величезного яйця страуса – їх розміри тим не менш обмежуються тими відстанями, які можуть швидко подолати поживні речовини та продукти розпаду, дифузуючи в цитоплазмі.

Деякі з найбільших клітин нашого тіла – нервові та м'язові – справляються з цими обмеженнями, поєднуючи збільшення довжини із сильним скороченням діаметра. З іншого боку, зменшення розмірів клітин теж може бути безмежним: необхідний якийсь мінімальний обсяг, де б розміститися всі різноманітні внутрішньоклітинні структури.

Зростання та розвитку традиційно сприймаються як процеси, що йдуть наростаючою (зі знаком «плюс»); насправді вони можуть і зі знаком «мінус». Тому в загальному сенсі зростання є зміною, а не «прирощення». Фундаментальна якість зростання – оновлення, тобто. втрата окремих елементів та додавання нових.

При зростанні із позитивним знаком процеси синтезу йдуть активніше, ніж процеси розпаду. При старінні переважає зворотне співвідношення. Протягом більшої частини життя дорослого організму синтез та розпад збалансовані. Можна сказати, що в стані рівноваги організм у кожний момент трохи вмирає і трохи відроджується.

Час напівжиття містяться в організмі речовин вимірюється періодами від кількох хвилин до кількох місяців. У стані постійного поновлення знаходяться всі органели клітини. Тривалість життя клітин багатьох типів обмежена, але це означає, що й число залишається постійним лише оскільки утворюються нові клітини цього типу.

Оновлення можливе навіть на тканинному рівні – наприклад, у яєчниках дозрівають нові фолікули для заміщення втрачених у попередньому менструальному циклі.

Зростання клітин

Все живе складається із клітин. Оскільки клітини не можуть бути більшими за деякі максимальні розміри, зростання організму можливе тільки за рахунок збільшення числа клітин. Останнє досягається з допомогою мітозу – клітинного поділу, у якому спочатку дві частини ділиться ядро, та був цитоплазма.

Кожна з двох клітин, що утворилися в результаті мітозу, вдвічі менша за вихідну. Тому перш ніж приступити до наступного поділу, клітини повинні пройти період росту, під час якого вони подвоюються число органел і поповнюється кількість цитоплазми. Лише після відновлення нормальних розмірів клітини готові до наступного поділу. також КЛІТИНА.

Форма та розміри клітин залежать від їхньої функції. Тіло людини побудоване з клітин кількох сотень різних типів, які за їх здатністю до поділу можна розбити на три категорії.

Найвищу мітотичну активність мають клітини тканин, що оновлюються, названих так тому, що вони постійно оновлюються на клітинному рівні.

Наприклад, епідермальні клітини діляться, перебуваючи у базальному шарі шкіри; потім у міру просування до поверхні шкіри вони диференціюються, а опинившись на поверхні, відмирають і злущуються, проживши лише кілька тижнів.

Епітеліальні клітини, що вистилають травний тракт, іноді живуть лише кілька днів, після чого відмирають і виводяться з фекальними масами. Сперматозоїдам, яйцеклітин і клітин крові уготована та ж доля: вони народжуються, старіють і гинуть, і процес заміни їх новими клітинами повторюється багаторазово.

Клітини другої категорії здатні до мітозу, але потенційно можуть існувати до того часу, поки живий організм загалом. Такі клітини становлять т.зв.

тканини, що розростаються: вони ростуть тільки в період росту всього тіла, а після того, як організм досягає остаточних розмірів, мітотична активність припиняється.

Тканини, що розростаються, утворюють багато внутрішніх органів - печінку, нирки і залози, як ендо-, так і екзокринні.

До третьої категорії належать клітини, які після закінчення ранніх стадій розвитку зовсім втрачають здатність до поділу. Прикладами можуть бути клітини таких тканин, як нервова і м'язова.

Хоча ці клітини можуть залишатися живими до того часу, поки живий організм, настільки високоспеціалізовані, що мітоз їм неможливий. Саме тому серце та головний мозок не здатні до регенерації.

Їхні клітини можуть збільшуватися в розмірах, але не в числі, і ці органи, принаймні у вищих тварин, витрачають у процесі розвитку весь запас ембріональних клітин, які могли б забезпечити подальше відновлення пошкодженої тканини.

У нижчих хребетних тварин – риб та хвостатих амфібій – зберігається достатня кількість недиференційованих клітин, щоб забезпечити регенерацію деяких частин як головного та спинного мозку, так і серця.Серед тритонів є види, здатні регенерувати навіть кришталик та сітківку ока після повного висічення цих структур.

РОСЛИНИ

У насінні рослин є ендосперм, що забезпечує зародок поживними речовинами подібно до того, як жовток забезпечує харчування зародка тварин, що розвивається. Насіння судинних рослин при проростанні утворює коріння та пагони.

Незважаючи на значні відмінності між корінням та пагонами, у них багато спільного. І ті й інші багаторазово розгалужуються, а їх кінчики, що ростуть, що складаються з недиференційованих клітин, утворюють конуси наростання (верхівкові меристеми).

Багаторазові мітотичні поділки в конусі наростання постійно постачають нові клітини, що забезпечують зростання завдовжки.

Безпосередньо за цією зоною проліферації знаходяться зони диференціювання та розтягування; тут новостворені клітини перетворюються на спеціалізовані клітини ксилеми і флоеми – тканин рослини, що проводять.

У процесі диференціювання ці клітини сильно розтягуються у довжину, що забезпечує дуже швидке зростання пагонів (наприклад, у бамбука). Між ксилемою та флоемою розташований шар камбіальних клітин, за рахунок яких відбувається потовщення стебел та коренів.

Наведений вище опис відноситься в основному до дерев і чагарників. На відміну від них, у багатьох трав'янистих рослин зона наростання листя знаходиться в основі, а не на верхівці. Листя росте у них знизу, і саме тому газон доводиться підстригати багаторазово.

Дерева і живоплоти теж підстригають, щоб надати їм певну форму, проте при цьому їх зони наростання зрізаються.В результаті після обрізки гілок кущі та дерева ростуть густіше, тому що при пошкодженні верхівки втечі меристеми, віддалені від його кінчика, приймають він функції втраченої частини.

До видалення верхівкової меристеми, яка на них гальмувала вплив, ці латеральні меристеми перебували в латентному стані; звільнившись від гальмування, вони дають початок бічним гілкам.

Це ілюструє механізм, регулюючий зростання рослини. Верхівкова меристема виробляє гормональні речовини (ауксини), які, переміщаючись вниз стеблом, гальмують зростання інших меристем.

Ауксини визначають також тропізми рослин, наприклад тенденцію зростати у бік джерела світла.

Інактивуючись на освітленому боці стебла, вони стимулюють подовження стебла на тіньовому боці, змушуючи його схилятися у бік джерела світла.

Від світла залежать також терміни вегетації: кожен вид рослин починає і закінчує зростання, цвіте та виробляє насіння у певний час року.

У помірних широтах життєві цикли рослин пристосовані до коливань температури та до подовження чи укорочення світлового дня. Деяким видам для цвітіння потрібний довгий, а іншим короткий день.

Там, де коливання температури та довжини світлового дня мінімальні, насамперед у тропіках, у координації життєвих циклів рослин може брати участь чергування періодів дощів та посухи.

Однорічні рослини запрограмовані на припинення росту та відмирання у перший (і єдиний) рік свого життя, а продовження існування виду забезпечується насінням. На відміну від них багаторічні рослини, зокрема дерева, мають здатність до потенційно необмеженого зростання.

За рахунок верхівкових меристем усіх пагонів об'єм тканин щорічно збільшується, а за рахунок камбію відбувається зростання стовбура в товщину та підвищується його міцність.

Здатність дерев зростати до тих пір, поки вони живуть, а жити доти, доки вони ростуть, демонструє приклад секвої з її гігантськими розмірами та потенційним безсмертям.

Життя багаторічників вдається продовжити з допомогою вегетативного розмноження. У відводків можна викликати утворення коренів (іноді за допомогою гормонів) і виростити з них нові рослини, які мають ті ж генетичні ознаки, що й батьківська рослина. також ГОРМОНИ РОСЛИН.

ТВАРИННІ

На відміну від рослин, зростання яких відбувається шляхом подовження та розростання в сторони, більшість тварин, що розвиваються, ростуть за рахунок збільшення розмірів кожного органу або тканини.

Головний мозок росте спочатку швидко, але в міру того, як його клітини припиняють поділ і тільки збільшуються в розмірах, його сповільнюється. Зростання та розвитку статевих органів відбувається у період статевого дозрівання.

Хоча кожен орган слідує своєму власному «розкладу», існує також механізм загального контролю, який регулює кінцеві розміри тіла тварини. У хребетних цю роль виконує переважно гормон росту, що виробляється гіпофізом.

Під впливом гормону зростання відбувається насамперед подовження кісток, кожна з яких припиняє зростання завдовжки певної стадії розвитку. Пов'язані з кістками тканини (м'язи, нерви, кровоносні судини, шкіра) перестають рости, коли крива зростання тварини сягає плато.

Описаний механізм зростання властивий тваринам з детермінованим, чи обмеженим, зростанням, насамперед – наземним тваринам: їх розміри що неспроможні перейти якийсь межа, за яким втрачається здатність підтримувати масу тіла.

Багато водних тварин, навпаки, зростання триває невизначено довго навіть після настання статевої зрілості, і вони досягають дуже великих розмірів.

Це тим, що у водному середовищі тварини перебувають у стані невагомості і не доводиться підтримувати своє тіло, тому у процесі еволюції вони виник механізм обмеження зростання. У цьому плані зростання риб подібний до зростання багаторічних рослин.

Зростання риб протягом життя відбувається з допомогою збільшення кількості функціональних одиниць у тому органах і тканинах, тобто. у структурах, клітини яких більш високо організованих тварин перестають ділитися на відносно ранній стадії життя.

Так, у риб у міру зростання додаються нові клітини в головному мозку та нові палички та колбочки у сітківці очей; можливе також диференціювання додаткових м'язових волокон у серцевому та скелетному м'язах. Кістки у риб ростуть за рахунок відкладення на їхній поверхні нового матеріалу. У міру збільшення щелеп на них виростають як зовсім нові зуби, так і втрачені, що заміщають.

Луски збільшуються в результаті додавання нових кілець, а плавці подовжуються за рахунок формування додаткових сегментів на кінчиках кісткових променів.

Багато тварин у процесі розвитку зазнають метаморфозу. При цьому вони отримують можливість використовувати на різних стадіях життя різні місцеперебування та різну їжу.Наприклад, у лускокрилих личинкова стадія представлена ​​листядними гусеницями, а доросла – метеликами, які харчуються нектаром, перелітаючи з квітки на квітку.

На стадії лялечки личинкові тканини поступово руйнуються, та якщо з скупчень недиференційованих клітин – т.зв. імагінальних дисків - розвиваються крила та ноги. У жаб з ікри вилуплюються рослиноїдні пуголовки, які спочатку мешкають у воді, а потім перетворюються на наземних м'ясоїдних тварин, що дихають повітрям.

Хвости і зябра пуголовків резорбуються, а натомість розвиваються ноги та легені.

У деяких тварин властива зародок здатність до розвитку зберігається у дорослому стані, забезпечуючи регенерацію втрачених частин тіла.

Процес зростання у людини

Зростання у висоту кожної людини зумовлено його генами, про що свідчать расові відмінності, наприклад між пігмеями та бурунді. У високих батьків діти зазвичай бувають теж високими, а діти опасистих батьків схильні до повноти.

Проте характер статури залежить також від харчування та гормональних впливів.

Сучасна людина дещо вище зростанням, ніж були його предки, що жили кілька століть тому; це частково можна пояснити покращенням харчування та охорони здоров'я, а частково – проявом «гібридної потужності», що створюється внаслідок змішування генофондів при шлюбах між людьми різних національностей чи рас.

Гормон зростання сприяє зростанню в дитячому та юнацькому віці, але з настанням зрілості його вплив слабшає. Надлишок гормону росту призводить до гігантизму, яке недостатність – до карликовости.

Не дивно, що харчування глибоко впливає на зростання, особливо в ранньому віці.

Погане харчування в період розвитку плода може викликати порушення проліферації клітин у головному мозку, що розвивається, і призвести до розумової відсталості.

Діти, які недоїдають, ростуть повільніше за тих, хто харчується нормально, але якщо вчасно перевести їх на достатнє харчування, вони наздоганяють за зростанням своїх однолітків і, ставши дорослими, мало або зовсім не відрізняються за зростанням від інших людей.

На зростання в утробі матері впливають умови в матці, причому чимале значення має обмеженість простору. У близнюків маса при народженні зазвичай буває менше, ніж у дитини, яка народилася в результаті одноплідної вагітності, а у трійнят – менше, ніж у двійнят. У разі подальше прискорене зростання може, зрештою, згладити колишнє відставання.

Читайте також: Тип кільчасті черв'яки. Загальна характеристика, будова, розмноження, різноманітність та значення кільчастих хробаків

також КЛІТИНА; ембріологія; РЕГЕНЕРАЦІЯ.

Що таке зростання і чому організми таких розмірів

Що таке зростання організму? Здається, що це просте питання, але нього дуже складно відповісти відразу. Я спробую загалом описати сутність цього явища, не вдаючись у специфіку зростання певних видів.

• Зростання - це поступальна незворотна зміна маси та розмірів організму, при цьому маса та розміри не обов'язково пов'язані лінійною залежністю: при постійній масі розміри можуть зростати і навпаки.
• За рахунок чого може відбуватися зростання маси організму?
• – за рахунок накопичення неорганічних речовин (зростання скелета, набухання тканин);
• - За рахунок синтезу органіки (клітинної маси).
• При цьому обидва процеси можуть протікати як окремо, так і узгоджено.
• а) окремо. Наприклад,
• - Маса рослин при припиненні мітозів збільшується за рахунок всмоктування води;
• - скелетні голки багатьох безхребетних ростуть без збільшення числа клітин-освітниць;
• - Збільшення живої маси будь-яких зародків (не пов'язане з накопиченням неорганіки).

Б) узгоджено. Наприклад, у камбіальної зоні (камбій - освітня тканина в стеблах і коренях вищих рослин) клітини розмножуються, а вийшовши з неї, ороговіють або мінералізуються.

Залежно від наявності або відсутності проліферації (розмноження клітин поділом) виділяють:

– Ауксетичний ріст (для тканини або органу – гіпертрофія) – не пов'язаний із клітинним розмноженням, більш рідкісний.

На рівні організму характерний для коловраток, круглих хробаків, личинок комах; на рівні тканин та органів – для м'язової та жирової тканин. Число клітин залишається постійним, їх розмір збільшується за рахунок підвищення плоїдності (кількості ядер).

– Проліфераційний зростання (для тканини або органу - гіперплазія) - відбувається за рахунок збільшення числа клітин внаслідок розподілу.

Проліфераційне зростання також поділяється на категорії:

Мультиплікативнийколи обидві дочірні клітини знову вступають у поділ.

Число клітин зростає в геометричній прогресії. Так відбувається зростання більшості організмів в ембріональному та ранньому постнатальному розвитку. Дає найбільший внесок у збільшення розмірів організму, що росте. У чистому вигляді або не трапляється, або швидко закінчується.

Акреційнийколи після кожного поділу лише одна з клітин ділиться.

Число клітин зростає лінійно.

Цей ріст пов'язаний з поділом органа на стовбурову та диференційовану зони, клітини якої можуть мінералізуватися або загинути, виконавши свою функцію (зростання раковин, рогів, зубів, волосся – мінералізація; слизовий епітелій кишечника, дихальних шляхів, покривний епітелій, формові елементи крові, клітини сперматогенного). ряду – пройшовши певний шлях – гинуть).

Рекурентнийколи всі дочірні клітини діляться знову, але з розривом в одне покоління.

Число клітин зростає згідно ряду Фібонначі (1,2,3,5,8,13,21…). Число клітин при кожному розподілі дорівнює сумі двох попередніх. Цей тип зростання рідкісний. Він характерний для апікальних меристем вищих рослин і визначається розташуванням цілих зачатків (лусок, листя, пелюсток тощо).

Зростання має властивість еквіфінальності: тобто особина доростає до типових видових розмірів незважаючи на різні фактори, що обурюють (голодування, підвищення плоїдності, малі вихідні розміри, наприклад, у близнюків і т.п.). Це властивість як маси, а й пропорцій.

1. За тривалістю виділяють:
2. – Необмежений зростання (багатолітні рослини, вищі гриби, водорості, багато безхребетних, риби, рептилії).
3. – Обмежений зростання (імаго комах, птиці, ссавці).
4. – Уривчастий зростання (членистоногі – ракоподібні, комахи з неповним перетворенням, личинки комах із повним перетворенням через зовнішній скелет).

Тепер поговоримо про те, які є фізичні межі зростання будь-якого організму.

Необхідність обміну речовин та енергії між клітинами організму, що росте, і зовнішнім середовищем накладає суворі обмеження на характер зростання.

1. Відношення площі поверхні до об'єму тіла.

Площа поверхні має велике значення для обміну речовин, тому що вона пов'язана з дифузією кисню та поживних речовин. Відомо, що зі збільшенням лінійних розмірів площа поверхні зростає у квадраті, а обсяг – у кубі.

Наприклад, якщо лінійні розміри збільшаться вдвічі, то площа зросте вчетверо, а обсяг (вага) – у вісім разів.

Звідси випливає фундаментальний закон порівняльної анатомії:

Якщо при збереженні форми розміри тварини збільшуються вдвічі, то відношення площі до обсягу зменшується вдвічі. Тобто зі збільшенням розмірів обсяг зростає швидше, ніж площа. Виникає протиріччя: обмін речовин із середовищем (зокрема забезпечення їжею та киснем) залежить від площі дифузії.

У такому разі, яким способом організм може збільшити площу за свого зростання?

Можливі кілька стратегій:

• Ущільнення форми. Стати широким і плоским означає збільшити площу контакту з середовищем та скоротити шлях від поверхні тіла до його глибини для кисню та поживних речовин. Таким шляхом пішли плоскі черв'яки (наприклад, широкий лентець при довжині до 12-20 м має товщину тіла кілька мм).

• Тіло у вигляді порожньої трубки (кисень і поживні речовини потрапляють у тіло як з поверхні, а й зсередини, через внутрішню порожнину, отже, збільшується площа контакту з середовищем). Цей варіант демонструють кишковопорожнинні.

Проте значне збільшення розмірів стало можливим лише коли з'явилися

• Інвагінації, розгалуження транспортних (кровоносної, лімфатичної) та обмінних (травної, видільної, дихальної) систем органів.Оформлення систем внутрішніх органів, що розгалужується, - найефективніший спосіб збільшення розмірів тіла.

Таким чином, якщо тварина не має оформлених систем, вона може збільшуватися в розмірах, стаючи або плоскою або трубчастою. Якщо ж такі системи у нього є, то його розміри обмежуються законами гідравліки у разі обміну речовин у рідкому середовищі (кров) та законами дифузії, якщо обмін речовин відбувається у газоподібному середовищі (повітря у дихальній системі).

2. Обмеження у розмірах у тварин із розвиненою кровоносною системою.

Провідний фактор – діаметр кровоносних судин. Відомо, що найбільше ефективно транспорт рідини здійснюється через трубки більшого діаметра. Це випливає з одного із законів гідравліки – закону Пуазейля.

Одне з його формулювань (неповна): при зменшенні діаметра судини в n разів опір струму рідини зростає пропорційно n4.

Наприклад, при зменшенні діаметра судини вдвічі, опір струму рідини зросте в 16 разів.

Виникає протиріччя: закони дифузії вимагають збільшення площі розгалуження судин, тобто. зменшення їх діаметра, а закони гідравліки – вимагають збільшення їхнього діаметра.

Компромісне рішення - Розвиток кровообігу з ієрархією кровоносних судин. Ця ієрархія виникає ще в ембріогенезі (у курча на третю добу).

Великі судини здійснюють транспорт (там кров тече з великою швидкістю), дрібні дифузію (тут кров затримується довше, успішно здійснюється газообмін).

Різниця у швидкості кровотоку дуже велика: наприклад, у собак кров в аорті або порожнистій вені тече у 100 разів швидше, ніж у капілярах.

Розгалуження кровоносних судин визначається також законом Муррея: якщо рідина з трубки більшого діаметру потрапляє під тиском у трубку меншого діаметру, то її швидкість різко зростає (згадайте, як поводиться садовий шланг, якщо дати великий напір води). Це може призвести до розриву дрібних судин у місці переходу.

Вирішення проблеми: велика посудина повинна розпадатися на дрібні так, щоб сумарна площа поперечного перерізу цих дрібних судин була більшою за площу великої судини.

3. Обмеження у розмірах у тварин із трахейною системою

Провідний фактор – різниця парціальних тисків кисню у зовнішньому середовищі та всередині організму. Для успішної дифузії (спосіб надходження кисню до тканин) вона повинна становити не менше двох відсотків.

4. Обмеження у розмірах у тварин із внутрішнім скелетом

Лімітуючий фактор - це здатність кісток служити опорою для важкої конструкції. Здатність кістки служити опорою прямо пропорційна площі поперечного перерізу, вага тіла - прямо пропорційно до обсягу.

Таким чином, збільшення в 2 рази розмірів тіла вимагає кісток, здатних витримати вагу, що зросла у 8 разів. Тому має змінитися форма кісток, а саме співвідношення її довжини і товщини (товщина повинна зростати значно швидше).

Наприклад, при збільшенні довжини кістки в 2,5 рази, товщина повинна зрости в 10 разів, тобто змінюватимуться пропорції тіла.

5. Обмеження розмірів у тварин із зовнішнім скелетом (рухомих)

Лімітуючий фактор - вага зовнішнього скелета.

У разі зростання лінійних розмірів вага збільшується у кубі, а абсолютна сила м'язів у квадраті (площа поперечного перерізу м'язи), тобто. вага зростає набагато швидше. Тому, наприклад, водні членистоногі (ракоподібні) можуть бути значно більшими за наземні (лангусти до 1 м).В останніх і обмеження з боку трахейної системи.

До речі, саме тому, а не через фізіологічні або інші особливості м'язів дрібні організми за абсолютною силою м'язів перевершують великі (жук легко тягне вагу, що перевищує власний у 90 разів і т.п.)

Поки що на цьому зростання все, хоча можна поговорити ще про те, що таке ізометричне зростання, аллометричне зростання, конформне зростання. Можна поговорити про фактори зростання, градієнти зростання, про роль зростання в еволюції організмів. Тема широка, а я навів тільки зовсім небагато. Чи є питання? Пишіть у коментарі. =D

Етапи розвитку людського організму

Онтогенез - Індивідуальний розвиток організму.

Розвиток людського організму – онтогенез – ділиться на два періоди: внутрішньоутробний та позаутробний.

Внутрішньоутробний чи пренатальний

Сорок акушерських тижнів, або 280 днів, триває тимчасовий інтервал від моменту запліднення до народження дитини і складається з двох підперіодів:

Обережно! Якщо викладач виявить плагіат у роботі, не уникнути великих проблем (аж до відрахування). Якщо немає можливості написати самому, замовте тут.

1. Ембріональна фаза поширюється на перші два місяці, характеризується формуванням органів та їх гістологічним диференціюванням.
2. Фетальна фаза починається з третього місяця вагітності, коли продовжується подальша диференціація тканин, збільшуються розміри тіла та завершується процес органоутворення.

Позаутробний, або постнатальний

Довгий шлях людини життя від народження до смерті.

Рішенням міжнародного симпозіуму щодо вікової періодизації у цьому життєвому шляху людини було виділено вікові відрізки розвитку його організму.

1. Новонароджені: від народження до 10 днів.
2. Грудний вік: від 10 днів до року.
3. Раннє дитинство: 1-3 роки.
4. Перше дитинство: 4-7 років.
5. Інше дитинство: 8-12 років для хлопчиків та 8-11 років для дівчаток.
6. Підлітковий вік: 13-16 років у хлопчиків та 12-15 років у дівчаток.
7. Юнацький період: 17-21 рік юнака та 16-20 років дівчини.
8. Зрілий вік: перший період – чоловіки 22-35 років, жінки 21-35 років; другий період - чоловіки 36-60 років, жінки 36-55 років.
9. Літній вік: 61-74 роки для чоловіків, 56-74 роки для жінок.
10. Старечий вік: 75-90 років
11. Довгожителі: 90 років і більше.

Які стадії проходить у своєму розвитку

Розвиток зародка людини умовно поділяється п'ять етапів.

1. Запліднення, утворення зиготи зі злиття чоловічої та жіночої статевих клітин.
2. Дроблення, коли зигота ділиться на клітини-бластомери, частина з яких утворює ембріон, інша - плаценту, яка відповідає за функцію дихання.
3. Гаструляція, внаслідок якої одношаровий зародок перетворюється на тришаровий та виникає комплекс зачатків нервової системи, хорди, мезотерми.
4. Відокремлення тіла, пов'язане із зростанням зародка в довжину з перетворенням на циліндричне утворення з головним і хвостовим кінцями та перетворенням зародкових листків у шкіру, залози, кровоносну систему, мускулатуру тіла та скелетну.
5. Органогенез та гістогенез, що означають анатомічне формування органів, створення тканин.

Кожен віковий етап характеризується конкретними морфологічними та функціональними особливостями.

У новонародженої дитини велика голова розміром у чверть усієї довжини тіла, тоді як у дорослого – не більше 1/8. Шия, груди, кінцівки короткі, живіт довгий. Слабко розвинена мускулатура.

Грудний період характеризується інтенсивним зростанням та розвитком внутрішніх органів та систем. За рік довжина тіла дитини збільшується в середньому на 25 см, вага сягає 10-11 кг.

Під час раннього дитинства органи дитини зміцнюються, збільшується їхня працездатність, розвиваються і міцніють м'язовий і кістковий скелет.

Перше дитинство відрізняється превалюванням зростання над збільшенням маси тіла: на шостому та сьомому році життя збільшення сягає 8-10 см. Це перший період витягування, який пов'язаний із функціональними змінами в ендокринній системі. До п'ятого року значно розвивається мускулатура, збільшується їхня працездатність.

У другому дитинстві переважає зростання завширшки. Це час початку статевого дозрівання, інтенсивного розвитку м'язової системи. Зростає функція статевих залоз, що забезпечує відповідні анатомо-фізіологічні відмінності у розвитку хлопчиків та дівчаток.

У підлітковому віці відбувається дозрівання, що супроводжується прискореним фізичним розвитком. У цьому відрізку виділяють:

• власне підлітковий період - у дівчаток з 12 до 16 і у хлопчиків з 13 до 17 років;
• юнацький період - у дівчаток від 16, у хлопчиків від 17 років.

У фізіологічному відношенні підлітковий вік обумовлений збільшенням вироблення гормонів росту, статевих гормонів, гормонів щитовидної залози, інсуліну. Їх одночасна та взаємодоповнювальна дія забезпечує своєчасний та правильний розвиток дитини в пубертатному періоді.

Статеве дозрівання починається з прояву вторинних статевих ознак: пігментація зовнішніх статевих органів, оволосіння на лобку і пахвових западинах.Паралельно йде інтенсивне зростання в довжину: пік швидкості зростання в середньому припадає на 12-14 років і досягає 9 см на рік.

У 15-16 дівчат і 18-20 років у юнаків відбувається поступова зупинка зростання. У підлітків швидко ростуть та розвиваються всі частини тіла, тканини та органи. Темпи зростання неоднакові, і це нерівномірність зростання окремих частин тіла викликає тимчасове порушення координації рухів.

У перший період зрілого віку досягається раціональний розвиток. Максимум прояву більшості функцій посідає 20-25-річний вік. У цей час спостерігається ідеальна маса тіла для цієї людини.

У другому періоді зрілого віку відбувається поступова нейроендокринна перебудова, згасає функція статевих залоз, зменшується концентрація у крові гормонів статевих залоз, знижуються функції щитовидної залози, тимусу, надниркових залоз.

У міру старіння первинні зміни ведуть до вторинних: атрофія покривів, млявість, в'ялість, зморшкуватість шкіри, посивіння та випадання волосся, скорочення об'єму та тонусу мускулатури, обмеження рухливості у суглобах. З'являються перші ознаки клінічних захворювань, властивих старшому віку.

До кінця цього періоду починають зменшуватись пропорції тіла.

Літній та старечий вік характеризується зміною енергетичних процесів у клітині та зменшенням активності дихальних ферментів. Значно змінюється регулювання функцій органів прокуратури та систем, змінюються пристосувальні можливості серця.

Особливості зростання та розвитку в біологічному плані

Зростання та розвиток людини має низку закономірностей:

1. Залежать від генотипу індивіда, проте взаємодія сукупності генів один з одним і з різними факторами довкілля може різною мірою впливати на фенотип.
2. Протікають стадійно: у кожній із стадій в організмі відбуваються кількісні та якісні незворотні зміни.
3. Кожен період онтогенезу проявляється характерними морфофізіологічними особливостями.

Зростання та розвиток організму - ці поняття в біології найбільш специфічні для багатоклітинних тварин. Інформація про здібності, до яких можливий розвиток, закладена в геном живого організму. У кожній клітині міститься однаковий генетичний набір. Зростання шляхом багаторазового поділу клітини - це збільшення розмірів, необхідне розвитку, появи нових функцій.

Філогенез в біології спрямований на вирішення кількох проблем, які мають відношення до основних властивостей всього живого:

1. Реалізація спадкового матеріалу. Організми народжуються неполовозрелыми, під час зростання та розвитку набувають функції розмноження, після чого дають потомство, а потім цикл відтворення повторюється.
2. Заселення нових територій. Закладена природою схема має на увазі схильність будь-якого виду до експансії. Це породжує конкуренцію – основний двигун видового розвитку. Організм людини також постійно конкурує за володіння довкіллям: в сучасну епоху в основному доводиться боротися з природними недоліками тіла, вірусами і бактеріями, захворюваннями.

Соціальне значення зростання людини

Аналітичний підхід у розгляді процесів зростання та розвитку на прикладі людини виявляє парадоксальні моменти:

1. Фізичний зростання та розвиток виступають основними рушійними чинниками відтворення. Фізично не сформовані індивіди за законами природи що неспроможні дати життєздатне потомство. У цьому полягає позитивний сенс еволюції, який, проте, негативно сприймається цивілізованим суспільством.І під захистом соціуму фізично нерозвинена людина здатна одружитися і дати потомство. Нормальна фізіологія не змінює принципів людей без захворювань. Але розміри тіла – це генетична домінанта. Якщо вони менші, індивід найменш пристосований до мінливих умов проживання.
2. У процесі філогенезу людина пристосувала умови проживання під себе, проте продовжує стикатися з несприятливими факторами. Сьогодні індивід виживає у суспільстві, де поряд із соціальними, професійними конкурентними перевагами та викликами також працюють і біологічні інстинкти збереження виду. Повертаючись у мовному середовищі, людина пристосовується до оточення, входить у вербальні контакти коїться з іншими людьми. Без суспільства і без адаптації до проживання в ньому суб'єкт найменше пристосований до життя в сучасних умовах.