§ 106. Ріст і розвиток живих організмів

Чи можуть комахи рости безперервно й необмежено? Чому?

Згадайте

Властивості живих організмів

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?

§ 24. Що таке ріст і розвиток організмів

Усі зміни в організмі від його зародження до природного завершення життя називають розвитком. Це явище охоплює величезне розмаїття процесів, як-от: ріст, клітинний поділ, утворення органів, цвітіння, дозрівання, старіння. Це зміни, завдяки яким з мікроскопічної клітини виростає велетенське мамонтове дерево чи синій кит.

1. ЧОМУ РОСТУТЬ ОРГАНІЗМИ

Ти вже знаєш, що всі живі організми складаються з клітин. Клітини ростуть, потім їхній ріст припиняється і з часом вони відмирають. Інші клітини діляться й утворюють нові клітини, які замінюють відмерлі. Цей постійний процес росту, поділу й заміни клітин називається клітинним циклом (мал. 130). Завдяки поділу (мал. 131) й росту клітин організми ростуть і розвиваються. Ріст і поділ клітин організму є неперервними процесами.

Поділ клітин (відео)

Мал. 130. Клітинний цикл

Мал. 131. Поділ тваринної клітини

Переглянь відео за QR-кодом «Поділ клітин». Зазирни усередину клітини і спостерігай таємниці поділу. Які органели ти впізнав / впізнала?

• Клітини твого організму постійно оновлюються. Приблизно за 120 днів змінюються усі еритроцити крові, а клітини епітелію шлунку, які всмоктують поживні речовини всередині організму, замінюються впродовж 3-5 днів. Ти не можеш цього помітити. А які помітні ознаки того, що оновлюються епітеліальні клітини твоєї шкіри?

2. ЯКІ ОСНОВНІ ЕТАПИ ІНДИВІДУАЛЬНОГО РОЗВИТКУ КВІТКОВОЇ РОСЛИНИ

Існує два етапи розвитку організмів: зародковий та післязародковий. Результатом зародкового періоду квіткових рослин є насінина, яка має насінну шкірку та зародок із запасом поживних речовин. Якщо насінину квасолі на деякий час замочити у воді, з неї легко можна зняти насінну шкірку й побачити зачаток майбутньої рослини, у якому вже сформовані зародкові органи.

Пророщування зерен пшениці

Спостереження за умовами проростання насіння рослини

Спостереження за ростом та розвитком рослини

Післязародковий період починається з проростання насінини. Першим з’являється корінець та зелені листочки, які утворюють проросток. Для проростання насінини потрібна достатня вологість, вільний доступ повітря, тепло. Наступний етап триває до першого цвітіння. На рослині з’являються квіти, з якими пов’язані процеси утворення статевих клітин, запилення, запліднення, утворення насіння. Увесь проміжок часу, протягом якого рослина здатна до насінного розмноження та плодоношення, називають зрілістю рослини. З утратою цієї здатності розпочинається завершальний етап розвитку — старіння.

3. ЯКІ ОСНОВНІ ЕТАПИ ІНДИВІДУАЛЬНОГО РОЗВИТКУ ТВАРИН

Початковим етапом зародкового періоду в багатьох тварин є формування яйця. У ньому накопичується запас поживних речовин і формуються захисні оболонки. Так, яйця комах дрібні, з міцними оболонками, яйця риб і земноводних (ікра) мають слизову оболонку, а яйця птахів і плазунів — тверду шкаралупу (мал. 132).

У комах, багатьох риб, земноводних, птахів зародок формується з яйця в зовнішньому середовищі, а у ссавців (крім Яйцекладних) — у материнському організмі.

Мал. 132. Хто вилуплюється з яєць: 1 — оса; 2 — ікра жаби; 3 — крокодил; 4 — черепаха

Післязародковий період розвитку тварин триває від народження до смерті. Основними подіями цього періоду є народження (вилуплення з яйця), статеве дозрівання, зрілість та старіння.

4. ЩО ТАКЕ ЖИТТЄВІ ЦИКЛИ ОРГАНІЗМІВ

Спостерігаючи за розвитком метелика, можна розрізнити стадії, що повторюються. Щороку доросла комаха відкладає яйця, з них з’являються личинки-гусінь, які на стадії лялечки перетворюються на яскравих метеликів. Таку послідовність стадій розвитку тварин, що повторюється впродовж життя, називають життєвим циклом (мал. 133).

Мал. 133. Життєві цикли комах (1) та птахів (2)

Порівняй життєві цикли комах і птахів.

Більшість рослин, які нас оточують, виросли з насіння. Плодові дерева дозрівають багато років, інші рослини — кілька тижнів або місяців. Якщо навесні посіяти соняшник, то влітку або восени дозріють плоди. Більшість рослин, які ми вживаємо в їжу, сіяли, поливали й терпляче доглядали, поки нарешті вони повністю не дозріли або дали плоди. Спробуй і ти виростити рослину, спостерігай за етапами її росту та розвитку.

Мал. 134. Життєві цикли томата (1) й картоплі (2)

Порівняй життєві цикли томата й картоплі. Назви етапи зародкового й післязародкового періоду життєвого циклу рослин і тварин за мал. 133, 134.

Тривалість життя — це період існування організму від народження до смерті. Організми живуть від декількох годин (наприклад, комахи-одноденки) до декількох тисяч років (наприклад, сосна довговічна, вік якої понад 5000 років). За тривалістю життя рослини поділяють на однорічні (чорнобривці, мак, соняшник), дворічні (буряк, капуста, морква) та багаторічні (м’ята, бобові, злакові, дерева). Рослини загалом мають більшу тривалість життя, ніж тварини.

Невеликі тварини, які проживають в умовах, коли на них чатують хижаки, розмножуються швидко й живуть мало. Рекордсменом серед ссавців-довгожителів є гренландський кит, який не має ворогів, окрім людини, та може прожити понад 200 років. Тварини з отруйними колючками, крилами, міцним панциром і довгими кігтями живуть довше. Прочитай за QR-кодом про дивовижних тварин, які майже не старіють.

Довідайся, які дерева є найстарішими в Україні та у твоєму місті (селі).

Працюємо разом

Уважно вивчіть таблицю 10. У яких особин найбільша тривалість життя, порівнюючи із середньою? Як ви це оцінюєте?

Які овочі та фрукти найчастіше купує твоя родина. Знайди відповідні джерела та визнач, які з них однорічні, а які — дворічні чи багаторічні.

Таблиця 10. Середня та найбільша тривалість життя деяких організмів

Організм

Середня тривалість життя

Найбільша тривалість життя

ПРИРОДОЗНАВСТВО 6 КЛАС – розробки уроків

Мета: поглибити знання учнів про основні властивості живих організмів, сформувати уявлення про ріст і розвиток рослин і тварин; розвивати уміння характеризувати умови, необхідні для росту і розвитку, порівнювати ріст і розвиток рослин та тварин; виховувати уважність, аналітичне мислення.

Обладнання: таблиці «Розвиток рослин», «Прямий та непрямий розвиток тварин», підручники, зошити.

Основні поняття: ріст, розвиток, зародок, прямий розвиток, непрямий розвиток, личинка.

Тип уроку: комбінований.

I. Організаційний момент

II. Актуалізація опорних знань та вмінь

✵ Що таке розмноження? Які способи розмноження організмів ви знаєте?

✵ назвіть способи та наведіть приклади вегетативного розмноження рослин.

✵ Які способи розмноження рослин використовує людина для вирощування сільськогосподарських культур?

Установіть зайве слово.

✵ насінням розмножуються: мак, огірок, кріп, малина, чорнобривці.

✵ Цибулинами розмножуються: тюльпан, нарцис, картопля, пролісок.

✵ Живцями розмножуються: виноград, смородина, троянда, суниця.

3. Вікторина «Чи знаєте ви?»

✵ Чи можуть рослини мандрувати? (Можуть. Мандрує не сама рослина, а насінина, плід, частина кореневища.)

✵ Як поширюється насіння лопуха, череди? (Чіпляється за шерсть тварин, одяг людини.)

✵ Як розмножуються суниці? (Вусиками. На кінці такого вуса з’являється брунька. З неї розвивається кущик, що пускає корені на новому місці.)

✵ Як виростити нову рослину без насіння? (Живцями, вусами, бульбами, цибулинами, кореневищами, листками.)

✵ Які рослини завезли в Україну люди? (Помідори, картоплю, гарбуз, огірки, капусту, моркву, цибулю, виноград, персики. ).

✵ Чому після дощової весни урожай фруктів невисокий? (Мало запилювались)

III. Мотивація навчальної та пізнавальної діяльності

На попередньому уроці ви досліджували способи розмноження організмів. Тепер ви знаєте, що з курячого яйця виросте курка або півень, незграбний, схожий на рибку пуголовок стане жабою, а з маленького жолудя виросте могутній дуб. Які цікаві зміни відбуваються в організмах під час росту? Які умови необхідні для росту і розвитку живих організмів? Чим відрізняється ріст та розвиток рослин та тварин? Відповіді на ці питання ви дізнаєтесь сьогодні на уроці.

ІV. Вивчення нового матеріалу

1. Ріст та розвиток організмів

Ріст — це кількісні зміни в організмі, завдяки яким збільшуються його розміри. Деякі організми ростуть усе життя, інші — лише до статевої зрілості.

Розвиток — це якісні зміни, що відбуваються в організмі протягом його життя.

Ріст і розвиток — це складні функції живих організмів. Їх здійснення можливе тільки у зв’язку з іншими функціями організму і за умови цілісності всієї системи. Ріст і розвиток дуже тісно пов’язані, їх важко відокремити один від одного.

2. Ріст та розвиток рослин

Розвиток квиткових рослин починається з насінини. Всередині насінини є зародок, який починає розвиватися за сприятливих умов. Із зародка розвивається паросток, який дає початок молодій рослині.

Рослини ростуть усе своє життя. Однак за певних умов швидкість росту неоднакова.

Запитання. Які чинники впливають на ріст та розвиток рослин? (За достатньої кількості світла, тепла, вологи, поживних речовин рослини ростуть та розвиваються швидше.)

Завдання 1. Наведіть приклади однолітніх, дволітніх та багатолітніх рослин. (Однолітні рослини: пшениця, жито, квасоля, огірки, помідори, кавуни, дині та ін.; дволітні рослини: морква, буряк, цибуля; багатолітні: всі дерева та чагарники, кімнатні рослини тощо.)

3. Ріст та розвиток тварин

Розвиток у тварин буває прямий і непрямий. Прямий розвиток відбувається без перетворень, коли народжений організм подібний до дорослої особини (наприклад, у птахів та ссавців). Непрямий розвиток супроводжується значними змінами у будові організму.

Завдання 2. Розгляньте таблицю «Прямий та непрямий розвиток тварин». Визначте відмінності непрямого розвитку з повним і неповним перетворенням. Наведіть приклади тварин, що розвиваються з повним і неповним перетворенням.

Фази непрямого розвитку

З неповним перетворенням