Подробное решение параграф § 37 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
1. Вспомните формулировку биогенетического закона.
Ответ. Биогенетический закон в формулировке Геккеля и Мюллера гласит: каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историческое развитие своего вида (филогенез). Позже А. Н. Северцов уточнил и дополнил положения этого закона, доказав, что при онтогенезе могут выпадать отдельные этапы филогенеза, повторяются зародышывые формы предков, а не взрослых форм, возникают новые мутации.
2. Почему дробление оплодотворённой яйцеклетки у курицы и кролика происходит по-разному?
Ответ. В яйце кролика дробление полное. При полном дроблении плоскость первого деления соответствует плоскости двусторонней симметрии. Плоскость второго деления проходит перпендикулярно плоскости первого. Обе борозды первых двух делений меридианные, т.е. начинаются на анимальном полюсе и распространяются к вегетативному полюсу.
В яйцеклетке курицы дробление частичное, охватывает только свободную от желтка цитоплазму. Она располагается в виде тонкого диска на анимальном полюсе, поэтому такой тип дробления называют дискоидальным.
Это объясняется различными путями онтогенеза зародыша и необходимостью накопления в яйце питательных веществ.
Вопросы после §37
1. Какие периоды постэмбрионального развития различают? Что для каждого из них характерно?
Ответ. Постэмбриональное развитие начинается с выхода новой особи из яйцевых оболочек или (при живорождении) из организма матери. Оно подразделяется на три периода – ювенильный, пубертатный и период старения.
Первый период, ювенильный, продолжается до окончания полового созревания. Развитие организма в этот период может протекать по двум различным путям. Прямое развитие происходит, если из яйца или из организма матери выходит особь, похожая на взрослую, но меньшая по размерам и с несформированной половой системой. Другой тип развития называется непрямым и проходит с метаморфозом. Ювенильный период практически всегда сопровождается ростом организма. С одной стороны, процесс роста запрограммирован генетически, а с другой – зависит от условий существования.
Второй период постэмбрионального развития – пубертатный (т. е. период зрелости). У большинства позвоночных животных он занимает, как правило, большую часть жизни.
Третий период – старение. Старение – это общебиологическая закономерность, свойственная живым организмам. В определённом для каждого вида возрасте в организме начинаются изменения, снижающие возможности этого организма к приспособлению к изменяющимся условиям существования.
2. Какое влияние оказывает внешняя среда на развитие организма?
Ответ. Любой организм развивается и живет в условиях непрерывного взаимодействия с факторами внешней среды. Исключить эти факторы просто невозможно. Ведь внешняя среда это и воздух, которым все дышат, и пища, которую все едят и свет, и различные излучения, и многое другое.
Причем влияние этих факторов оказывается как положительным, так и отрицательным. Например, есть такое понятие как оптимальные условия жизни, то есть нормальная температура, освещенность, влажность, достаток питательных веществ. Все те факторы, которые помогают организму жить и прекрасно себя чувствовать. Но превышение любого из этих факторов может стать фатальным для живого организма. Изменение температуры на несколько десятков градусов приводит к гибели организма.
Помимо природных факторов, к факторам внешней среды добавились антропогенные, и большей частью негативные, то есть усложняющие нашу жизнь - загрязнение, шум, стресс и прочие.
3. Какое развитие называют развитием организма с метаморфозом? Для каких организмов оно характерно? Приведите примеры животных с прямым и непрямым развитием.
Ответ. Метаморфоз у животных - это преобразование организма, в результате которого происходит превращение личинки во взрослую особь. Развитие с метаморфозом наблюдается у большинства беспозвоночных животных, а также у некоторых позвоночных: миног, ряда рыб и земноводных.
При прямом развитии из яйца или из тела матери выходит особь, похожая на взрослую, но значительно меньших размеров. Ювенильный период в этом случае сводится главным образом к росту и половому созреванию молодых особей. Прямое развитие характерно для млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, некоторых беспозвоночных животных.
При непрямом развитии появившийся на свет организм по строению и образу жизни отличается от взрослых особей и называется личинкой. Для того, чтобы личинка стала взрослой особью, требуется определённая перестройка организма – так называемое превращение (метаморфоз). Непрямое развитие характерно для многих беспозвоночных животных, а также для рыб и земноводных. Различают два типа непрямого развития – с полным и неполным превращением.
Преимущества прямого развития организмов:
● Развитие организма во взрослую особь (ювенильный период) обычно проходит за более короткий промежуток времени.
● Не происходит существенной перестройки организма, соответственно, требуется сравнительно меньше энергии и питательных веществ.
Недостатки прямого развития организмов:
● Для осуществления эмбрионального развития требуется запасание большого количества питательных веществ (желтка) в яйцеклетках либо внутриутробное вынашивание потомства.
● В случаях перенаселения обостряется внутривидовая конкуренция между молодыми и зрелыми особями, поскольку они обитают в одинаковых условиях и используют общие источники пищи.
Преимущества непрямого развития организмов:
● У многих видов животных с непрямым типом развития личинки и взрослые особи живут в разных условиях (занимают разные экологические ниши) – это снижает внутривидовую конкуренцию.
● У некоторых малоподвижных или прикреплённых животных личинки способствуют расселению вида, расширению его ареала.
Недостатки непрямого развития организмов:
● Развитие во взрослую особь обычно занимает длительный промежуток времени.
● Для осуществления метаморфоза требуется много энергии и, соответственно, пищи.
4. Может ли многоклеточный организм быть бессмертным?
Ответ. Многоклеточный организм не может быть бессмертным, так как это нарушило бы баланс между рождающимися и существующими организмами одного вида, биотические связи с другими видами, остановило бы эволюционный процесс.
► Процесс старения запрограммирован генетически, однако до сих пор не создано единой теории, объясняющей старение. Одни исследователи считают, что старение является следствием работы группы генов, которая осуществляет некую «программу старения». Эту точку зрения подтверждает существование редчайшего заболевания человека – прогерии. У ребёнка, больного прогерией, проявляются явные, нарастающие признаки старости, и в 10–12 лет он выглядит как очень пожилой человек. Доказано также, что ДНК в любом организме постоянно повреждается различными химическими и физическими воздействиями. В молодом возрасте в организме активно работают специальные ферменты, восстанавливающие нормальное строение ДНК, однако в старости эти ферменты функционируют всё слабее, и накопление «ошибок» в структуре ДНК ведёт к онкологическим заболеваниям, нарушениям обмена веществ и др.
Обсудите, какие выводы можно сделать из анализа данной информации.
Ответ. Процесс старения затрагивает различные структуры организма. ДНК в процессе онтогенеза изменяется под действием различных факторов. Эти изменения накапливаются. Меняется синтез РНК и белков, снижается интенсивность синтеза АТФ, активность многих ферментов, процессы диссимиляции начинают преобладать над ассимиляцией.
Важным фактором можно считать уменьшение количества воды в клетке. Это приводит к нарушению процесса транспорта веществ через плазмалемму, изменяется функционирование клеточных органоидов. Снижается митотическая активность клеток, их выносливость и чувствительность к различным биологически активным веществам (например, гормонам).
У человека с возрастом снижается жизненная ёмкость лёгких, происходит отложение холестериновых бляшек на стенках сосудов (атеросклероз), повышается артериальное давление, снижается продукция половых гормонов и гормонов щитовидной железы, меняется осанка и форма тела, седеют волосы (нарушается синтез меланина), уменьшается содержание коллагена в коже (потеря эластичности, появление морщин), ослабляется зрение, слух и другие виды чувствительности, ухудшается память.
Важными факторами можно считать перенапряжение центральной нервной системы - : старение вызывают стрессы и нервное перенапряжение и накопление в организме конечных продуктов обмена веществ и самоотравления ими. Можно высказать предположение, что каждая клетки проходят строго определённое количество клеточных циклов, после чего погибают.