§ 30. Як ростуть і розвиваються різні організми

Ріст багатоклітинних організмів ґрунтується на поділі клітин (мал. 123).

Мал. 123. Схема поділу клітини: 1 – клітина перед поділом, 2 – ядро клітини поділяється, 3 – ядра клітини починають розходитися, 4 – поділяється цитоплазма клітини, 5 – материнська клітина поділилася на дві дочірні

Як ростуть і розвиваються рослини. Пригадай, кожна насінина квіткової рослини містить зародок, з якого формується нова рослина. Насінина проростає лише за сприятливих умов. Для цього потрібні: певна температура (для кожного виду рослин вона своя; поміркуй чому), доступні волога та кисень.

Сукупність послідовних стадій розвитку, які проходять організми певного виду протягом свого життя, називають життєвим циклом.

Рослина, яка розвивається з насінини (мал. 124, 1), має назву проросток (2). Він живиться за рахунок поживних речовин, що містяться в насінині. Спочатку з’являється зародковий корінець, який закріплює рослину в ґрунті і починає забезпечувати поглинання з ґрунту розчинів мінеральних солей. Згодом з’являється пагін з першими листочками.

Після формування перших зелених листочків рослина набуває здатності до фотосинтезу, так починається період молодої рослини (3). Вона ще не утворює квітки і тому не здатна до статевого розмноження. Від початку першого цвітіння настає період зрілої рослини, здатної утворювати насіння та плоди (4). Завершальним періодом є період старіння, коли рослина втрачає здатність до утворення квіток й через певний час гине.

Мал. 124. Стадії життєвого циклу квіткової рослини.

Досліджуємо вплив різних умов на проростання насінин.

Вам знадобиться: насінини квасолі, склянки, вода.

Порядок виконання роботи:

Завдання 1. Вплив на проростання насінин води і повітря.

1. Візьміть три склянки, покладіть у кожну по кілька насінин квасолі: склянку 1 залиште без змін, у склянку 2 налийте трохи води, так, щоб вона не покривала повністю насінини, у склянку 3 налийте воду так, щоб вона покривала насінини.

2. Через три доби перевірте стан насінин у кожній склянці.

Завдання 2.

1. У дві склянки помістіть кілька насінин квасолі. Склянку 1 поставте в тепле приміщення, склянку 2 – в холодне. Через три дні порівняйте стан насінин у цих склянках.

3. Зробіть висновок, що потрібно насінинам для швидшого проростання.

Багато рослин здатні до необмеженого росту, коли розміри особини поступово збільшуються впродовж усього життя. На малюнку 125 зображений зріз через стовбур дерева. На ньому чітко видно так звані річні кільця: це ділянки щорічного потовщення стебла. Підрахувавши їхню кількість, можна визначити вік дерева. Утворення річних кілець пов’язано з тим, що періоди росту (навесні, влітку та на початку осені) чергуються з періодами, коли ріст припиняється (взимку).

Мал. 125. Зріз через стовбур дерева

У рослин тривалість життя може варіювати у досить широких межах. Є рослини однорічні (горох посівний, кріп, цвітна капуста), дворічні (морква, селера, капуста білоголовкова тощо) та багаторічні (картопля, бегонія, лопух великий, усі дерева та кущі). Довгожителями серед рослин є ялівець скельний (живе понад 1800 років; зростає на території США), секвоя вічнозелена (до 2200 років; США), сосна довговічна (до 5063 років; США) (мал. 126).

Мал. 126. Рослини-довгожителі. 1. Сосна довговічна (сягає заввишки до 15 м). 2. Секвоя вічнозелена (заввишки до 115 м).

Цікаво. Найшвидкоросліша рослина – бамбук мадаке, що за добу може вирости більш як на 1 метр.

Як розвиваються тварини. Розглянь малюнок 127, на якому зображено комаху – метелика шовковичного шовкопряда. Її було одомашнено понад 5000 років тому в Китаї. Самки метелика відкладають яйця (1), з яких виходять личинки – гусінь (2). Зверни увагу: гусінь зовсім не схожа на дорослого метелика: вона не має крил, її тіло має червоподібну форму. Гусінь живиться листками шовковиці (її ще називають тутовим деревом). Тривалість життя гусені становить зазвичай 26-32 доби. За цей час гусінь шовковичного шовкопряда інтенсивно росте: коли вона сягає довжини 6-7 см, її маса збільшується приблизно в 10 000 разів порівняно з тією, яку вона мала, коли вийшла з яйця.

Сягнувши граничних розмірів, гусінь заляльковується: вона плете із шовкових ниток (їхня довжина може становити до 900 м!) особливу оболонку – кокон (3), усередині якого формується наступна стадія розвитку – лялечка. Лялечка не живиться й не росте, але в цей час організм комахи зазнає значної перебудови. Приблизно через 15-18 діб з кокона виходить дорослий метелик шовковичного шовкопряда (4). Він, як і лялечка, не живиться, живе за рахунок накопичених личинкою поживних речовин.

Мал. 127. Стадії життєвого циклу метелика шовковичного шовкопряда

• З’ясуй, як співвідносяться поняття «ріст» і «розвиток» на прикладі шовковичного шовкопряда.

Тип післязародкового розвитку, за якого народжується особина, яка відрізняється від дорослої (личинка), називають непрямим (як метелик шовкопряд).

Непрямий розвиток притаманний усім комахам, земноводним, багатьом рибам (коропу, річковому окуню, форелі райдужній тощо). Наприклад, самка жаби відкладає запліднені ікринки у воду, з яких розвиваються маленькі личинки – пуголовки, що нагадують мальків риб. Згодом пуголовки ростуть, у них з’являються кінцівки, зникає хвіст, й вони поступово перетворюються на дорослу особину.

Подивись відео розвитку пуголовка. Як ти гадаєш, для чого в циклі розвитку жаб потрібні такі складні перетворення?

https://cutt.ly/ZV8fVAv

• Поміркуй, чому жаби належать до земноводних, або амфібій.

Плазунам, птахам, ссавцям і людині притаманний прямий тип розвитку. За такого типу розвитку щойно народжена тварина загалом нагадує дорослу (мал. 128).

Мал. 128. Тварини з прямим типом розвитку

У птахів зародок розвивається всередині яйця (мал. 129).

Мал. 129. А. Будова курячого яйця: 1 – шкаралупа, 2 – білок, 3 – жовток, 4 – зародок, 5 – повітряна камера, 6 – канатики, які утримують зародок у сталому положенні. Б. Розвиток зародка в курячому яйці

Як розмножуються ссавці. У більшості ссавців зародок розвивається у спеціальному м’язовому органі матері – матці. Поживні речовини він отримує безпосередньо від організму матері. Дитинча (одне або кілька) після народження потребує догляду і вигодовування молоком матері.

• Поміркуйте, чим відрізняється спосіб отримання поживних речовин зародком птахів і людини. Яке це має значення для особливостей розвитку зародка цих організмів?

Післязародковий розвиток тварин завершується періодом старіння, коли поступово порушуються важливі функції організму, зокрема, здатність до розмноження.

Якою може бути тривалість життя тварин. Існують організми, тривалість життя яких становить лише кілька місяців, а то й тижнів. Наприклад, кімнатна муха живе в середньому від 8 до 20 діб, тривалість життя паразита кишківника людини – гострика – становить близько 1 місяця. Натомість тривалість життя морського велетня – синього кита може становити до 100 років. Рекордсменом серед тварин є морська губка аноксикалікс: вік деяких особин оцінюють приблизно в 10 тис. років (мал. 130).

Мал. 130. Морська губка аноксикалікс – тварина-довгожитель

Періодично вимірюй свій зріст і масу тіла, а отримані показники записуй у зошит. Це кількісні зміни: періодично зважуючи себе і визначаючи свій зріст, ти можеш спостерігати, як швидко ці показники час від часу збільшуються.

Усі властивості організмів залежать одна від одної. Без живлення і дихання не відбуватиметься обмін речовин, від інтенсивності обміну речовин залежить швидкість росту організму, а старіння сповільнює процес розмноження.

Коротко про головне

• Ріст – це збільшення розмірів і маси тіла організмів. Розвиток – внутрішні й зовнішні зміни організму, які відбуваються протягом усього життя.
• Життєвий цикл – сукупність послідовних стадій розвитку, які проходять організми певного виду протягом свого життя.
• Тип післязародкового розвитку, за якого народжується особина, яка відрізняється від дорослої, називають непрямим.

Перевіряємо себе

• 1. Чим статеве розмноження відрізняється від нестатевого?
• 2. Які процеси забезпечують ріст організмів?
• 3. Що таке життєвий цикл організмів?
• 4. Що спільного та відмінного між прямим та непрямим розвитком тварин?
• 5. Оціни свою роботу на уроці, продовж речення: Мені зрозуміло, що. ; У мене виникло бажання. ; Якби я . .

Об’єднайтеся у групи та, користуючись інтернет-ресурсами, складіть мінідовідник або лепбук про дивовижних рослин і тварин – рекордсменів за віком і розмірами. Обговоріть виконані завдання, оцініть.

§ 29. Як розмножуються організми

Із чого розпочинається поява нового організму. На це питання ти отримаєш відповідь, вивчивши процеси розмноження. До розмноження здатні всі без винятку організми – від бактерій до ссавців. Розмноження забезпечує відтворення організмів й сприяє збільшенню чисельності особин різних видів. Здатність організмів до розмноження забезпечує безперервне існування життя на нашій планеті.

Завдяки розмноженню батьки передають нащадкам властиві їм ознаки: особливості будови, процесів життєдіяльності тощо.

Здатність організмів зберігати й передавати нащадкам ознаки будови, хімічного складу та процесів життєдіяльності називають спадковістю.

Які бувають типи розмноження (мал. 113).

Мал. 113. Типи розмноження організмів

Статеве розмноження забезпечують спеціалізовані статеві клітини – чоловічі та жіночі (мал. 113). Вони зливаються між собою, і з такої заплідненої жіночої клітини розвивається дочірня особина. Така особина частину спадкового матеріалу отримає від матері, частину – від батька.

Нестатеве розмноження відбувається без участі спеціалізованих статевих клітин, а дочірні організми є нащадками лише однієї батьківської особини (мал. 113).

Чим відрізняється нестатеве і статеве розмноження. За статевого розмноження нащадки можуть відрізнятись від батьківських особин за деякими ознаками. Чому? За статевого розмноження, у якому зазвичай беруть участь два батьківські організми, нащадки отримують від кожного з них лише половину спадкової інформації. Так реалізується ще одна універсальна властивість живого — мінливість. Наприклад, цуценята, які народилися одночасно від одних і тих самих батьків, загалом схожі одне на одного та на своїх батьків (явище спадковості), але все ж таки відрізняються певними ознаками (наприклад, деталями забарвлення) (мал. 114).

Мал. 114. Явище мінливості. Цуценята породи коргі, які народилися одночасно від одних і тих самих батьків

Мінливість – це здатність організмів набувати нових ознак, відмінних від подібних ознак у батьків.

У разі нестатевого розмноження дочірні організми отримують такий само набір спадкової інформації, який мав батьківський організм.

Як розмножуються одноклітинні організми. Такі одноклітинні організми, як інфузорія-туфелька та амеба протей, розмножуються переважно поділом клітини навпіл (мал. 115).

Мал. 115. Розмноження амеби протея (1) й інфузорії-туфельки (2)

Як розмножуються рослини. Рослини розмножуються як статевим, так і нестатевим способом. Більшість рослин, що зростають на нашій планеті, належить до квіткових: саме квітки забезпечують їх статеве розмноження. За малюнком 116, А пригадай будову квітки.

Мал. 116. А. Будова квітки. Б. Будова пилкового зерна: 1 – спермії, 2 – оболонка

У пиляках тичинок формується пилок – сукупність пилкових зерен (мал. 116, Б). Кожне пилкове зерно містить дві чоловічі статеві клітини – спермії, які оточені щільною оболонкою. А жіночі статеві клітини розміщені у розширеній частині маточки (у зав’язі).

Процес злиття чоловічих і жіночих статевих клітин називають заплідненням.

У квіткових рослин заплідненню передує запилення – перенесення пилкових зерен від пиляків тичинок на приймочку маточки (мал. 117). Після цього пилкове зерно (1) проростає всередину маточки пилковою трубкою (2, 3), якою спермії дістаються до насінного зачатку (4), де містяться жіночі статеві клітини. Один зі сперміїв зливається з яйцеклітиною. Згодом із цієї заплідненої яйцеклітини розвивається майбутня рослина. Інший спермій зливається з іншою клітиною насінного зачатка (її називають центральною). З неї згодом розвиваються клітини, що містять запас поживних речовин, потрібних для розвитку зародка.

Мал. 117. А. Процес запилення. Б. Процес запліднення у квіткових рослин

Поміркуйте, чому цей процес запліднення у квіткових рослин називають «подвійним».

Зародок із запасом поживних речовин оточується захисною оболонкою. Так формується насінина (мал. 118, А). Згодом насінина (одна, кілька або багато) оточується оплоднем – оболонкою плоду, яка насамперед утворюється за рахунок стінок зав’язі.

Насінина (одна, декілька чи багато насінин), оточена оплоднем, має назву плід (мал. 118, Б).

Мал. 118. А. Будова насінини пшениці: 1 – оболонка насінини (шкірка); 2 – запас поживних речовин; 3 – зародок. Б. Будова плоду абрикосу: 1 – зовнішній шар оплодня (шкірка); 2 – середній шар оплодня – м’якуш (містить розчини цукрів); 3 – кісточка: внутрішній здерев’янілий шар оплодня, який оточує насінину (4)

Рослини здатні й до нестатевого розмноження. На малюнку 119 зображено папороть щитник чоловічий (цей вид поширений на території України). Папороті (так само, як мохи, хвощі чи плауни) не утворюють квіток (поміркуй: чи варто шукати квітку папороті у ніч на Івана Купала), хоча в них формуються інші органи, які забезпечують статеве розмноження. А нестатеве розмноження відбувається за допомогою спор, які утворюються в особливих органах – спорангіях (мал. 119, 3, 4).

Мал. 119. Способи розмноження щитника чоловічого. 1 – особина, яка здійснює нестатеве розмноження спорами; пагін розміщений під землею (його називають кореневищем (8)); 2 – спорангії зібрані у групи на поверхні листків (3); 4 – після дозрівання спори висипаються (5); зі спори проростає особина, що розмножується статевим шляхом (6, 7)

Спора у папоротей – це спеціалізована нестатева клітина, оточена щільною оболонкою, що захищає її від висихання та пошкоджень.

Потрапивши у сприятливі умови, спори проростають і дають початок особинам, здатним до статевого розмноження.

Більшості рослин притаманне ще й вегетативне розмноження.

Вегетативне розмноження – тип нестатевого розмноження, за якого від материнського організму відокремлюються багатоклітинні частини. З них згодом розвиваються нащадки.

Подивися знову на малюнок 119. У щитника чоловічого пагін, розташований у ґрунті, перетворюється на кореневище (8). Якщо від кореневища відокремлюються частини, з них розвиваються дочірні особини. Так само здійснюється вегетативне розмноження й у таких квіткових рослин, як лілія лісова, конвалія, пирій тощо.

Існує багато інших способів вегетативного розмноження рослин: бульбами, вусами, живцями (частинами пагонів), тощо (мал. 120).

Мал. 120. Способи вегетативного розмноження рослин: 1 – суниці лісові (вусами); 2 – картопля (бульбами); 3 – вишня (кореневими паростками); 4 – троянди (стебловими живцями).

Дізнайтесь, як саме здійснюються згадані способи розмноження рослин.

Завдяки вегетативному розмноженню організми можуть залишати велику кількість нащадків, які зберігають якості материнського організму.

Практична робота «Розмноження рослин» (виконується під контролем учительки/вчителя).

Вам знадобиться: кімнатна рослина: традесканція, гібіскус, пеларгонія тощо, вода кімнатної температури, горщики з ґрунтом, скляна банка.

Порядок виконання роботи:

1. Відріжте частину пагону кімнатної рослини з бруньками і поставте у теплому та освітленому місці в посудину з водою. Нижній кінець пагону має бути занурений у воду на глибину 1,0-1,5 см.

2. Кожні три-чотири доби змінюйте воду в посудині. Постійно спостерігайте за відрізаним пагоном і, доливаючи час від часу воду, підтримуйте її початковий рівень. Пам’ятайте! Слід використовувати лише відстояну водопровідну воду.

3. Підготуйте горщик із супіщаним ґрунтом (дізнайтеся з різних джерел інформації, які є основні види ґрунтів). Коли через деякий час у живців з’являться корінці та досягнуть 3-5 мм завдовжки, обережно пересадіть отримані живці з посудини у приготовлені горщики.

4. Накрийте висаджені живці скляними банками й витримуйте на розсіяному світлі доти, доки вони не почнуть рости. Після цього зніміть скляні банки.

5. Поміркуйте, чому рослину можна висаджувати у ґрунт лише після того, як в неї з’являться корені.

• Чому культурні рослини розмножують здебільшого вегетативно?

Як розмножуються тварини. Тварини, як і рослини, здатні розмножуватись статевим способом, деякі – також і нестатевим. У більшості тварин статеві клітини – чоловічі (сперматозоїди) та жіночі (яйцеклітини) утворюються у спеціалізованих статевих залозах.

Чоловічі статеві залози називають сім’яниками, жіночі – яєчниками. Сукупність органів, які забезпечують статеве розмноження, утворює статеву систему.

У більшості тварин одні особини утворюють чоловічі статеві клітини, інші – жіночі. Таких тварин називають роздільностатевими. Досить часто у таких тварин особини чоловічої статі (самці) зовні відрізняються від особин жіночої (самок) (мал. 121, А). Проте є й тварини, в яких одна й та сама особина може утворювати як чоловічі, так і жіночі статеві клітини. Їх називають гермафродитами (мал. 121, Б).

Мал. 121. Роздільностатеві тварини (А) і тварини-гермафродити (Б). А. У жука-оленя самці (1) мають добре розвинені щелепи, що нагадують роги (звідки й походить назва цих тварин); вони їх використовують у двобоях за самку (2), яка таких рогів не має. Б. Наземний молюск виноградний слимак

В одних тварин, переважно в тих, у яких розмноження відбувається у воді, статеві клітини зливаються поза органами статевої системи. Таке запліднення називають зовнішнім (як-от в окуня річкового, судака, севрюги, різних видів жаб). У таких наземних тварин, як плазуни, птахи, ссавці, статеві клітини зливаються здебільшого в спеціалізованих статевих органах. Такий варіант запліднення називають внутрішнім.

У деяких тварин спостерігають різні варіанти вегетативного розмноження: поділ навпіл, брунькування (мал. 122, А), відокремлення невеликих частин тіла (наприклад, багатощетинковий черв’як додекацерія) (мал. 122, Б).

Мал. 122. Приклади вегетативного розмноження у тварин: А – гідри, Б – додекацерії

Коротко про головне

• Спадковість – здатність організмів зберігати й передавати нащадкам ознаки будови, хімічного складу та процесів життєдіяльності.
• Мінливість – це здатність організмів набувати нових ознак, відмінних від таких батьків.
• Статеве розмноження забезпечують спеціалізовані статеві клітини – чоловічі та жіночі.
• Сукупність органів, які забезпечують статеве розмноження, утворює статеву систему.
• Процес злиття чоловічих і жіночих статевих клітин називають заплідненням.
• Нестатеве розмноження відбувається без участі спеціалізованих статевих клітин, а дочірні організми є нащадками лише однієї батьківської особини.

Перевіряємо себе

• 1. Яке значення того, що організми, які здатні до нестатевого розмноження, можуть розмножуватися також і статевим способом?
• 2. У чому полягають переваги та недоліки статевого та нестатевого розмноження організмів?
• 3. Оціни свою роботу на уроці, продовж речення: Сьогодні я дізнався/-лась. ; Зрозумів/-ла. ; Найбільші труднощі я відчув/-ла. ; Я не вмів/-ла, а тепер вмію . .

Відпрацюйте навички вегетативного розмноження рослини сенполії.