Общая характеристика многоклеточных животных. Подцарство многоклеточные строение Разнообразие клеток губок и их функции

Общая характеристика многоклеточных

Многоклеточные животные образуют самую многочисленную группу живых организмов планеты, насчитывающую более 1,5 млн. видов. Ведя свое происхождение от простейших, они претерпели в процессе эволюции существенные преобразования, связанные с усложнением организации.

Одной из важнейших черт организации многоклеточных является морфологическое и функциональное различие клеток их тела. В ходе эволюции сходные клетки в теле многоклеточных животных специализировались на выполнении определенных функций, что привело к формированию тканей.

Разные ткани объединились ворганы, а органы — асистемы органов. Для осуществления взаимосвязи между ними и координации их работы образовалисьрегуляторные системы — нервная и эндокринная. Благодаря нервной и гуморальной регуляции деятельности всех систем, многоклеточный организм функционирует как целостная биологическая система.

Процветание группы многоклеточных животных связано с усложнением анатомического строения и физиологических функций. Так, увеличение размеров тела привело к развитию пищеварительного канала, что позволило им питаться крупным пищевым материалом, поставляющим большое количество энергии для осуществления всех процессов жизнедеятельности. Развившиеся мышечная и скелетная системы обеспечили передвижение организмов, поддержание определенной формы тела, защиту и опору для органов. Способность к активному передвижению позволила животным осуществлять поиск пищи, находить укрытия и расселяться.

С увеличением размеров тела животных возникла необходимость в появлении внутритранспортных циркуляторных систем, доставляющих удаленным от поверхности тела тканям" и органам средства жизнеобеспечения — питательные вещества, кислород, а также удаляющих конечные продукты обмена веществ.

Такой циркуляторной транспортной системой стала жидкая ткань — кровь.

Интенсификация дыхательной активности шла параллельно с прогрессивным развитием нервной системы и органов чувств. Произошло перемещение центральных отделов нервной системы в передний конец тела животного, в результате чего обособился головной отдел. Такое строение передней части тела животного позволило ему получать информацию об изменениях в окружающей среде и адекватно реагировать на них.

По наличию или отсутствию внутреннего скелета животные подразделяются на две группы —беспозвоночные (все типы, кроме Хордовых) и позвоночные (тип Хордовые).

В зависимости от происхождения ротового отверстия у взрослого организма выделяют две группы животных: первично- и вто-ричноротые. Первичноротые объединяют животных, у которых первичный рот зародыша на стадии гаструлы — бластопор — остается ртом взрослого организма. К ним относятся животные всех типов, кроме Иглокожих и Хордовых. У последних первичный рот зародыша превращается в анальное отверстие, а истинный рот закладывается вторично в виде эктодермального кармана. По этой причине их называют вторичноротыми животными.

По типу симметрии тела выделяют группу лучистых, или радиально-симметричных, животных (типы Губки, Кишечнополостные и Иглокожие) и группу двусторонне-симметричных (все остальные типы животных). Лучевая симметрия формируется под влиянием сидячего образа жизни животных, при котором весь организм поставлен по отношению к факторам среды в совершенно одинаковые условия. Эти условия и формируют расположение одинаковых органов вокруг главной оси, проходящей через рот до противоположного ему прикрепленного полюса.

Двусторонне-симметричные животные подвижны, обладают одной плоскостью симметрии, по обе стороны которой располагаются различные парные органы. У них различают левую и правую, спинную и брюшную стороны, передний и задний концы тела.

Многоклеточные животные чрезвычайно разнообразны по строению, особенностям жизнедеятельности, различны по размерам, массе тела и т. д. На основе наиболее существенных общих черт строения они подразделяются на 14 типов, часть из которых рассматривается в данном пособии.

Все живые организмы разделяются на подцарства многоклеточных и одноклеточных существ. Последние представляют собой одну клетку и относятся к простейшими, в то время как растения и животные являются теми структурами, в которых веками развивалась более сложная организация. Количество клеток варьируется в зависимости от разновидности, к которой относится особь. Размер большинства настолько мал, что увидеть их можно только под микроскопом. Клетки появились на Земле примерно 3,5 миллиарда лет назад.

В наше время все процессы, происходящие с живыми организмами, изучает биология. Подцарством многоклеточных и одноклеточных занимается именно эта наука.

Одноклеточные организмы

Одноклеточность определяется наличием в организме единственной клетки, которая выполняет все жизненные функции. Всем известные амеба и инфузория-туфелька представляют собой примитивные и, вместе с тем, древнейшие формы жизни, которые являются представителями этого вида. Они были первыми живыми существами, что обитали на Земле. Сюда же входят такие группы, как споровики, саркодовые и бактерии. Все они малы и в основном невидимы для невооруженного глаза. Их принято разделять на две общие категории: прокариотические и эукариотические.

Прокариоты представлены простейшими или грибами некоторых видов. Кто-то из них живет колониями, где все особи одинаковы. Весь процесс жизни осуществляется в каждой отдельной клетке для того, чтобы она выжила.

Прокариотические организмы не имеют связанных мембранами ядер и клеточных органелл. Это обычно бактерии и цианобактерии, такие как кишечная палочка, сальмонеллы, ностоки и др.

Все представители этих групп различаются по размеру. Самая малая бактерия имеет длину всего 300 нанометров. Одноклеточные обычно обладают специальными жгутиками или ресничками, которые участвуют в их передвижении. Они имеют простое тело с выраженными основными чертами. Питание, как правило, происходит в процессе поглощения (фагоцитоза) пищи и хранится в специальных органоидах клетки.

Одноклеточные доминировали как форма жизни на Земле в течение миллиардов лет. Однако эволюция от простейших к более сложным особям изменила весь ландшафт, поскольку она привела к зарождению биологически развитых связей. Кроме того, появление новых видов привело к образованию новой среды с разнообразными экологическими взаимодействиями.

Многоклеточные организмы

Основной характеристикой подцарства многоклеточных является наличие в одном индивидууме большого количества клеток. Они скрепляются между собой, тем самым создавая совершенно новую организацию, которая состоит из множества производных частей. Основное количество из них можно увидеть без каких-то специальных приборов. Растения, рыбы, птицы и животные выходят из единственной клетки. Все существа, входящие в подцарство многоклеточных, регенерируют новые особи из зародышей, которые формируются из двух противоположных гамет.

Любая часть особи или цельный организм, который определяется большим количеством составляющих, является сложной, высоко развитой структурой. В подцарстве многоклеточных классификация четко разделяет функции, при которых каждая из отдельных частиц выполняет свою задачу. Они занимаются процессами жизнедеятельности, поддерживая этим существование всего организма.

Подцарство Многоклеточные на латыни звучит как Metazoa. Чтобы сформировать сложный организм, клетки нужно идентифицировать и присоединить к другим. Только с десяток простейших можно заметить индивидуально невооруженным глазом. Остальные почти два миллиона видимых особей являются многоклеточными.

Плюрицеллюлярные животные созданы результатом объединения особей путем образования колоний, нитей или агрегации. Плюрицеллюлярные развивались самостоятельно, вроде вольвокса и некоторых жгутиковых зеленых водорослей.

Признаком подцарства многоклеточных, то есть его ранних примитивных видов, было отсутствие костей, раковин и других твердых частей тела. Поэтому их следов не сохранилось до наших дней. Исключением являются губки, обитающие в морях и океанах до сих пор. Возможно, их останки находятся в каких-нибудь древних скалах, как, например, Grypania spiralis, окаменелости которых найдены в древнейших слоях черного сланца, относящегося к раннепротерозойской эре.

В находящейся ниже таблице подцарство многоклеточных представлено во всем его многообразии.

Сложные взаимосвязи возникли в результате эволюции простейших и появления способности клеток разделяться по группам и организовывать ткани и органы. Существует много теорий, объясняющих механизмы, с помощью которых одноклеточные могли эволюционировать.

Теории возникновения

На сегодняшний день существуют три основных теории возникновения подцарства многоклеточных. Краткое содержание синцитиальной теории, чтобы не углубляться в подробности, можно описать в нескольких словах. Суть ее состоит в том, что примитивный организм, который имел в своих клетках несколько ядер, мог со временем разделить внутренней мембраной каждое из них. Например, несколько ядер содержит грибок плесени, а также инфузория-туфелька, чем подтверждают эту теорию. Однако наличия нескольких ядер недостаточно для науки. Чтобы подтвердить теорию их множественности, необходимо наглядное превращение в хорошо развитое животное простейшего эукариота.

Теория колоний говорит, что симбиоз, состоящий из разных организмов одного вида, привел к их изменению и появлению более совершенных существ. Геккель — первый ученый, кто представил эту теорию в 1874 году. Сложность организации возникает потому, что клетки остаются вместе, а не разъединяются в процессе деления. Примеры этой теории можно увидеть у таких простейших многоклеточных, как зеленые водоросли, которые называются эвдорина или вольвакса. Они образуют колонии, которые насчитывает до 50000 клеток в зависимости от вида.

Теория колоний предлагает слияние различных организмов одного вида. Преимущество этой теории заключается в том, что было замечено, как во время нехватки продовольствия амебы группируются в колонию, которая передвигается словно единое целое, в новое место. Какие-то из этих амеб немного отличаются друг от друга.

Однако проблема этой теории заключается в том, что неизвестно, как ДНК разных особей могут быть включены в единый геном.

Например, митохондрии и хлоропласты могут быть эндосимбионтами (организмами в организме). Это случается крайне редко, и даже тогда геномы эндосимбионтов сохраняют между собой различия. Они отдельно синхронизируют свою ДНК во время митоза видов хозяев.

Два или три симбиотических индивидуума, образующих лишайник, хотя и зависят друг от друга ради выживания, но должны отдельно размножаться, а затем повторно соединяться, снова создавая единый организм.

Другие теории, которые также рассматривают возникновение подцарства многоклеточных:

Теория GK-PID. Около 800 миллионов лет назад незначительное генетическое изменение в одной молекуле под названием GK-PID, возможно, позволило особям перейти от одной клетки к более сложной структуре строения.
Роль вирусов. Недавно было признано, что гены, позаимствованные у вирусов, играют решающую роль в делении тканей, органов и даже при половом размножении, при слиянии яйцеклетки и сперматозоида. Был найден первый белок syncytin-1, который передался от вируса к человеку. Он находится в межклеточных мембранах, которые разделяют плаценту и мозг. Второй белок был выявлен в 2007 году и назван EFF1. Он помогает формировать кожу круглых червей нематод и является частью целого семейства белков FF. Доктор Феликс Рей в Институте Пастера в Париже построил 3D-макет структуры EFF1 и показал, что это он связывает частицы вместе. Этот опыт подтверждает тот факт, что все известные слияния мельчайших частиц в молекулы имеют вирусное происхождение. Это также говорит о том, что вирусы были жизненно важны для коммуникации внутренних структур, и без них было бы невозможным появления колонии подцарства многоклеточных типа губок.

Все эти теории, как и многие другие, которые продолжают предлагать известные ученые, очень интересны. Однако ни одна из них не может четко и однозначно ответить на вопрос: как из единственной клетки, которая зародилась на Земле, могло появиться такое огромное разнообразие видов? Или: почему одиночные особи решили объединиться и стали существовать вместе?

Может, пройдет несколько лет, и новые открытия смогут нам дать ответы на каждый из этих вопросов.

Органы и ткани

Сложные организмы имеют такие биологические функции, как защита, кровообращение, пищеварение, дыхание и половое размножение. Они выполняются определенными органами, такими как кожа, сердце, желудок, легкие и половая система. Они состоят из множества различных типов клеток, которые работают сообща для выполнения конкретных задач.

Например, сердечная мышца имеет большое количество митохондрий. Они производят аденозинтрифосфат, благодаря которому кровь беспрерывно движется по кровеносной системе. У клеток кожи, наоборот, меньше митохондрий. Вместо этого они имеют плотные белки и производят кератин, который защищает мягкие внутренние ткани от повреждений и внешних факторов.

Размножение

В то время как все без исключения простейшие организмы размножаются бесполым путем, многие из подцарства многоклеточных предпочитают половое размножение. Люди, например, являются сложнейшей структурой, созданной путем слияния двух одиночных клеток, называемых яйцеклеткой и сперматозоидом. Слияние одной яйцеклетки с гаметой (гаметы - это специальные половые клетки, содержащие один набор хромосом) сперматозоида приводит к образованию зиготы.

Зигота содержит генетический материал как спермы, так и яйцеклетки. Деление ее приводит к развитию абсолютно нового, отдельного организма. Во время развития и деления клетки, согласно заложенной в генах программе, начинают дифференцироваться по группам. Это в дальнейшем позволит им выполнять совершенно разные функции, несмотря на то что они генетически идентичны друг другу.

Таким образом, все органы и ткани организма, которые образуют нервы, кости, мышцы, сухожилия, кровь, - все они возникли из одной зиготы, появившейся благодаря слиянию двух одиночных гамет.

Преимущество многоклеточных

Есть несколько основных преимуществ подцарства многоклеточных организмов, благодаря которым они доминируют на нашей планете.

Поскольку сложное внутреннее строение позволяет увеличить размер, оно также помогает развивать структуры и ткани более высокого порядка с многочисленными функциями.

Крупные организмы имеют лучшую защиту от хищников. Они также обладают большей мобильностью, что позволяет им мигрировать в более благоприятные для проживания места.

Есть еще одно неоспоримое преимущество подцарства многоклеточных. Общая характеристика всех его видов - это достаточно долгая продолжительность жизни. Тело клетки подвергается воздействию окружающей среды со всех сторон, и любое ее повреждение может привести к гибели индивидуума. Многоклеточный организм будет продолжать существовать, даже если одна клетка погибнет или будет повреждена. Дублирование ДНК также является преимуществом. Деление частиц внутри организма позволяет быстрее расти и восстанавливаться поврежденным тканям.

Во время своего деления новая клетка копирует прежнюю, что позволяет сохранить благоприятные черты в следующих поколениях, а также со временем их усовершенствовать. Другими словами, дублирование позволяет сохранить и адаптировать черты, которые улучшат выживание или пригодность организма, особенно в царстве животных, подцарстве многоклеточных.

Недостатки многоклеточных

У сложных организмов имеются и недостатки. Например, они подвержены различным заболеваниям, возникающим из-за комплексного биологического состава и функций. У простейших, наоборот, не хватает развитых систем органов. Это означает, что риски опасных болезней у них сведены к минимуму.

Важно отметить, что в отличие от многоклеточных, примитивные особи обладают способностью к бесполому размножению. Это помогает им не тратить ресурсы и энергию на поиски партнера и сексуальную деятельность.

Также обладают способностью принимать энергию путем диффузии или осмоса. Это освобождает их от необходимости передвижения для поиска пищи. Практически все может стать потенциальным источником пищи для одноклеточного существа.

Позвоночные и беспозвоночные

Всех без исключения входящих в подцарство многоклеточных существ классификация делит на два вида: позвоночных (хордовых) и беспозвоночных.

У беспозвоночных нет твердого каркаса, в то время как хордовые имеют хорошо развитый внутренний скелет хряща, кости и высокоразвитый мозг, который защищен черепом. Позвоночные имеют прекрасно развитые органы чувств, дыхательную систему с жабрами или легкими и развитую нервную систему, что еще больше отличает их от более примитивных собратьев.

Оба типа животных живут в различных местах обитания, но хордовые, благодаря развитой нервной системе, могут адаптироваться к суше, морю и воздуху. Тем не менее, беспозвоночные также встречаются в широком диапазоне, от лесов и пустынь до пещер и грязи морского дна.

На сегодняшний день выявлено почти два миллиона видов подцарства многоклеточных беспозвоночных животных. Эти два миллиона составляют около 98 % от всех живых существ, то есть 98 из 100 видов проживающих в мире организмов - беспозвоночные. Человеческие особи относятся к семейству хордовых.

Позвоночные подразделяются на рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих. Не имеющие представляют такие типы, как членистоногие, иглокожие, черви, кишечнополостные и моллюски.

Одним из самых главных различий между этими видами является их размер. Беспозвоночные, такие как насекомые или кишечнополостные, малы и медлительны, потому что не могут развить крупное тело и сильные мышцы. Есть несколько исключений, таких как кальмар, который может достигать 15 метров в длину. Позвоночные имеют универсальную систему поддержки, а потому могут быстрее развиваться и становиться крупнее, чем беспозвоночные.

Хордовые имеют также высокоразвитую нервную систему. С помощью специализированной связи между нервными волокнами, они могут реагировать очень быстро на изменения в окружающей среде, что дает им несомненное преимущество.

По сравнению с позвоночными, большинство животных, не имеющих хребта, используют простую нервную систему и ведут себя почти полностью инстинктивно. Подобная система работает хорошо большую часть времени, хотя эти существа часто неспособны учиться на своих ошибках. Исключениями являются осьминоги и их близкие родственники, которые считаются одними из самых умных животных в мире беспозвоночных.

У всех хордовых, как нам известно, имеется позвоночник. Однако особенностью у подцарства многоклеточных беспозвоночных животных является сходство с их сородичами. Оно заключается в том, что на определенном этапе жизни позвоночные также имеют гибкий опорный стержень, нотохорд, который впоследствии становится позвоночником. Первая жизнь развивалась в виде одиночных клеток в воде. Беспозвоночные были начальным звеном эволюции других организмов. Их постепенные изменения привели к появлению сложных существ с хорошо развитым скелетом.

Кишечнополостные животные

Сегодня насчитывается около одиннадцати тысяч видов кишечнополостных. Это одни из самых древнейших сложных животных, появившихся на земле. Самых маленьких из кишечнополостных невозможно увидеть без микроскопа, а самая большая известная медуза - 2,5 метра в диаметре.

Итак, давайте подробнее познакомимся с подцарством многоклеточных, типом кишечнополостные. Описание основных характеристик мест обитания можно определить наличием водной или морской среды. Они живут одиночно или в колониях, которые могут свободно передвигаться или жить на одном месте.

Форма тела кишечнополостных называется «мешком». Рот соединяется со слепым мешком, который называется «гастроваскулярной полостью». Этот мешок функционирует в процессе пищеварения, газообмена и действует как гидростатический скелет. Единственное отверстие служит как ртом, так и задним проходом. Щупальца - длинные, полые структуры, используются для перемещения и захвата пищи. Все кишечнополостные имеют щупальца, покрытые присосками. Они оснащены специальными клетками - немоцистами, которые могут впрыскивать токсины в свою жертву. Присоски также позволяют захватывать крупную добычу, которую животные помещают в рот путем втягивания щупалец. Нематоцисты отвечают за ожоги, которые некоторые медузы наносят людям.

Животные подцарства многоклеточные, типа кишечнополостные обладают как внутриклеточным, так и внеклеточным пищеварением. Дыхание происходит путем простой диффузии. У них имеется сеть нервов, которые распространяются по всему телу.

Многие формы проявляют полиморфизм, то есть разнообразие генов, в котором различные типы существ присутствуют в колонии для различных функций. Эти особи называются зооидами. Воспроизводство можно называть беспорядочным (внешнее почкование) или половым (формирование гамет).

Медузы, например, производят яйцеклетки и сперматозоиды, а затем выпускают их в воду. Когда яйцо оплодотворено, оно развивается в свободно плавающую личинку с ресничками, называемую «планлой».

Типичными примерами подцарства Многоклеточные являются гидры, обелия, португальский кораблик, парусница, актинии, кораллы, морское перо, горгонарии и т. д.

Растения

В подцарстве Многоклеточные растения - это эукариотические организмы, способные питаться в процессе фотосинтеза. Водоросли изначально считались растениями, но теперь они относятся к протистам — особой группе, которая исключена из всех известных видов. Современное определение растений относится к организмам, которые живут в основном на суше (а иногда и в воде).

Другой отличительной особенностью растений является зеленый пигмент - хлорофилл. Он используется для поглощения солнечной энергии в процессе фотосинтеза.

У каждого растения есть гаплоидные и диплоидные фазы, которые характеризуют его жизненный цикл. Он называется чередованием поколений, потому что все фазы в нем являются многоклеточными.

Чередующиеся поколения - это поколение спорофитов и поколение гаметофитов. В фазе гаметофита формируются гаметы. Гаплоидные гаметы сливаются в зиготу, называемую диплоидной клеткой, так как у нее есть полный набор хромосом. Оттуда вырастают диплоидные особи поколения спорофитов.

Спорофиты проходят фазу мейоза (деления) и образуют гаплоидные споры.

Итак, подцарство многоклеточных кратко можно описать как основную группу живых существ, которые населяют Землю. К ним относятся все, кто имеет ряд клеток, различных по своей структуре и функциям и объединенных в единый организм. Простейшие из многоклеточных - это кишечнополостные, а самым сложным и развитым животным на планете является человек.

Возникновение многоклеточности было важнейшим этапом в эволюции всего царства животных. Размеры тела животных, ранее ограниченные одной клеткой, у многоклеточных значительно возрастают за счет увеличения числа клеток. Тело многоклеточных состоит из нескольких слоев клеток, не менее чем из двух. Среди клеток, образующих тело многоклеточных животных, происходит разделение функций. Клетки дифференцируются на покровные, мускульные, нервные, железистые, половые и т. п. У большинства многоклеточных комплексы клеток, выполняющих одни и те же функции, образуют соответствующие ткани: эпителиальную, соединительную, мышечную, нервную, кровь. Ткани, в свою очередь, образуют сложные органы и системы органов, обеспечивающие жизненные отправления животного.

Многоклеточность чрезвычайно расширила возможности эволюционного развития животных и способствовала завоеванию ими всех возможных сред обитания.

Все многоклеточные животные размножаются половым путем . Половые клетки - гаметы - образуются у них весьма сходно, путем клеточного деления - мейоза,- которое приводит к сокращению, или редукции, числа хромосом.

Для всех многоклеточных характерен определенный жизненный цикл: оплодотворенная диплоидная яйцеклетка - зигота - начинает дробиться и дает начало многоклеточному организму. При созревании последнего в нем образуются половые гаплоидные клетки - гаметы: женские - крупные яйцеклетки или мужские - очень маленькие сперматозоиды. Слияние яйцеклетки со сперматозоидом - оплодотворение, в результате которого вновь образуется диплоидная зигота, или оплодотворенное яйцо.

Видоизменения этого основного цикла у некоторых групп многоклеточных могут возникать вторично в виде чередования поколений (полового и бесполого), или замены полового процесса партеногенезом, т. е. размножением половым путем, но без оплодотворения.
Бесполое размножение, столь характерное для подавляющего большинства одноклеточных, свойственно также низшим группам многоклеточных (губки, кишечнополостные, плоские и кольчатые черви и отчасти иглокожие). Весьма близка к бесполому размножению способность к восстановлению утраченных частей, называемая регенерацией. Она присуща в той или иной степени многим группам как низших, так и высших многоклеточных животных, не способных к бесполому размножению.

Половое размножение многоклеточных животных

Все клетки тела многоклеточных животных разделяются на соматические и половые. Соматические клетки (все клетки тела, кроме половых) диплоидны, т. е. все хромосомы представлены в них парами сходных гомологичных хромосом. Половые клетки обладают лишь одинарным, или гаплоидным, набором хромосом.

Половое размножение многоклеточных происходит при помощи половых клеток: женской яйцеклетки, или яйца, и мужской половой клетки - сперматозоида. Процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида называется оплодотворением, в результате которого возникает диплоидная зигота. Оплодотворенное яйцо получает от каждого родителя по одинарному набору хромосом, которые вновь образуют гомологичные пары.

Из оплодотворенного яйца путем его многократного деления, развивается новый организм. Все клетки этого организма, кроме половых, содержат исходное диплоидное число хромосом, таких же, какими обладали его родители. Сохранение характерных для каждого вида числа и индивидуальности хромосом (кариотипа) обеспечивается процессом клеточного деления - митоза.

Половые клетки образуются в результате особого видоизмененного клеточного деления, называемого мейозом. Мейоз приводит к редукции, или уменьшению, числа хромосом вдвое путем двух последовательных делений клетки. Мейоз, так же как и митоз, протекает у всех многоклеточных очень однотипно, в отличие от одноклеточных, у которых эти процессы весьма варьируют.

В мейозе, как и в митозе, различают основные этапы деления: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Профаза первого деления мейоза (профаза I) очень сложная и наиболее длительная. Она подразделяется на пять стадий. При этом парные гомологичные хромосомы, полученные одна от материнского, а другая - от отцовского организма, тесно соединяются, или конъюгируют друг с другом. Конъюгирующие хромосомы утолщаются, и при этом становится заметно, что каждая из них состоит из двух сестринских хроматид, соединенных центромерой, а все вместе они образуют четверку хроматид, или тетраду. При конъюгации могут происходить разрывы хроматид и обмен одинаковыми участками гомологичных, но не сестринских хроматид из одной и той же тетрады (из пары гомологичных хромосом). Этот процесс называется перекрестом хромосом или кроссинговером. Он приводит к возникновению составных (смешанных) хроматид, содержащих сегменты, полученные от обоих гомологов, а следовательно, от обоих родителей. В конце профазы I гомологичные хромосомы выстраиваются в плоскости экватора клетки, а к их центромерам прикрепляются нити ахроматинового веретена (метафаза I). Центромеры обеих гомологичных хромосом отталкиваются друг от друга и отходят к разным полюсам клетки (анафаза I, телофаза I), что приводит к редукции числа хромосом. Таким образом, в каждую клетку попадает только одна хромосома из каждой пары гомологов. Образовавшиеся клетки содержат половинное, или гаплоидное, число хромосом.

После первого деления мейоза обычно почти сразу следует второе. Фаза между этими двумя делениями называется интеркинезом. Второе деление мейоза (II) весьма похоже на митоз, с сильно укороченной профазой. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, скрепленных центромерой. В метафазе II хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости. В анафазе II происходит деление центромер, после чего нити веретена растаскивают их к полюсам деления, а каждая хроматида становится хромосомой. Так из одной диплоидной клетки в процессе мейоза образуются четыре гаплоидные. В мужском организме из всех клеток формируются сперматозоиды; в женском в яйцо превращается лишь одна из четырех клеток, а три (маленькие полярные тельца) дегенерируют. Сложные процессы гаметогенеза (спермато- и оогенеза) у всех многоклеточных проходят весьма однотипно.

Половые клетки

У всех многоклеточных животных половые клетки дифференцированы на крупные, обычно неподвижные женские клетки - яйца -и очень мелкие, чаще подвижные мужские клетки - сперматозоиды.

Женская половая клетка - яйцо-чаще всего шаровидной, а иногда более или менее вытянутой формы. Для яйцевой клетки характерно наличие значительного количества цитоплазмы, в которой помещается крупное пузыревидное ядро. Снаружи яйцо одето большим или меньшим количеством оболочек. Яйцевые клетки у большинства животных - самые крупные клетки в организме. Однако размеры их неодинаковы у разных животных, что зависит от количества питательного желтка. Различают четыре основных типа строения яиц: алецитальные, гомолецитальные, телолецитальные и центролецитальные яйца.

Алецитальные яйца почти лишены желтка или содержат его очень мало. Алецитальные яйцеклетки очень малы, они свойственны некоторым плоским червям и млекопитающим.

Гомолецитальные, или изолецитальные, яйца содержат сравнительно мало желтка, который распределен более или менее равномерно в цитоплазме яйца. Ядро занимает в них почти центральное положение. Таковы яйца многих моллюсков, иглокожих и др. Однако у некоторых гомолецитальных яиц имеется большое количество желтка (яйца гидры и др.).

Телолецитальные яйца содержат всегда большое количество желтка, который распределен в цитоплазме яйца весьма неравномерно. Большая часть желтка сосредоточена на одном полюсе яйца, называемом вегетативным полюсом, а ядро смещено в большей или меньшей степени к противоположному полюсу, называемому анимальным полюсом. Такие яйца свойственны разнообразным группам животных. Телолецитальные яйца достигают наиболее крупных размеров, и в зависимости от степени нагруженности желтком их полярность выражена в различной степени. Типичными примерами телолецитальных яиц могут служить яйца лягушек, рыб, пресмыкающихся и птиц, а из беспозвоночных животных - яйца головоногих моллюсков.

Однако не только телолецитальным яйцам, но и всем остальным типам яиц присуща полярность, т. е. у них также существуют различия в структуре анимального и вегетативного полюсов. Кроме указанного увеличения количества желтка на вегетативном полюсе, полярность может проявляться в неравномерном распределении цитоплазматических включений, пигментации яиц и т. п. Имеются данные, свидетельствующие о дифференциации цитоплазмы на анимальном и вегетативном полюсах яйца.

Центролецитальные яйца также очень богаты желтком, но он распределен в яйце равномерно. Ядро помещается в центре яйца, оно окружено очень тонким слоем цитоплазмы, такой же слой цитоплазмы покрывает все яйцо у его поверхности. Этот периферический слой цитоплазмы сообщается с околоядерной плазмой с помощью тонких цитоплазматических нитей. Центролецитальные яйца свойственны многим членистоногим, в частности всем насекомым.

Все яйца покрыты тончайшей плазматической мембраной, или плазмалеммой. Кроме того, почти все яйца окружены еще одной, так называемой желточной оболочкой. Она образуется в яичнике, и ее называют первичной оболочкой. Яйца могут быть одеты также вторичными и третичными оболочками.

Вторичная оболочка, или хорион, яиц образуется за счет окружающих яйцо фолликулярных клеток яичника. Лучшим примером может служить наружная оболочка - хорион - яиц насекомых, состоящая из твердого хитина и снабженная на анимальном полюсе отверстием - микропиле, через которое проникают сперматозоиды.

Третичные оболочки, имеющие обычно защитное значение, развиваются из выделений яйцеводов или придаточных (скорлупковых) желез. Таковы, например, оболочки яиц плоских червей, головоногих моллюсков, студенистые оболочки брюхоногих моллюсков, лягушек и т. п.

Мужские половые клетки - сперматозоиды,- в отличие от яйцевых клеток, очень мелкие, размеры их колеблются в пределах от 3 до 10 мкм. Сперматозоиды имеют очень небольшое количество цитоплазмы, их главную массу составляет ядро. За счет цитоплазмы у сперматозоидов развиваются приспособления к передвижению. Форма и строение сперматозоидов различных животных крайне разнообразны, но наиболее распространенной является форма с длинным жгутикоподобным хвостиком. Такой сперматозоид состоит из четырех отделов: головки, шейки, соединительной части и хвостика.

Головка почти целиком образована ядром сперматозоида, она несет крупное тельце - центросому, помогающую проникновению сперматозоида в яйцеклетку. На границе ее с шейкой расположены центриоли. Из шейки берет начало осевая нить сперматозоида, проходящая через его хвостик. По данным электронной микроскопии ее строение оказалось очень близким к таковому жгутиков: два волоконца в центре и девять по периферии осевой нити. В центральной части осевая нить окружена митохондриями, которые представляют основной энергетический центр сперматозоида.

Оплодотворение

У многих беспозвоночных животных оплодотварение внешнее и происходит в воде, у других имеет место внутреннее оплодотварение.

Процесс оплодотварения заключается в проникновении сперматозойдов в яйцо и в образовании из двух клеток одного опладотваренного яйца.

Этот процесс происходит неодинаково у различных животных, в зависимости от наличия микропиле, характера оболочек и т. п.

У одних животных, как правило, в яйцо проникает один сперматозоид, и при этом за счет желточной оболочки яйца образуется оболочка оплодотворения, препятствующая проникновению других сперматозоидов.

У многих животных в яйцо проникает большее количество сперматозоидов (многие рыбы, пресмыкающиеся и др.), хотя в оплодотворении (в слиянии с яйцевой клеткой) принимает участие лишь один.

При оплодотворении сочетаются наследственные особенности двух особей, что обеспечивает большую жизнеспособность и большую изменчивость потомства, а следовательно, и возможность появления у него полезных приспособлений к различным условиям жизни.

Эмбриональное развитие многоклеточных животных

Весь процесс, от начала развития оплодотворенного яйца до начала самостоятельного существования нового организма вне тела матери (при живорождении) или по выходе его из оболочек яйца (при яйцеродности), называют эмбриональным развитием.

Галлерея

Тип урока:

Тема урока:

Цели урока:

Задачи:

1)образовательные:

2)воспитательные:

3)развивающие:

Методы и методические приемы:

План урока:

В:

О:

В:

О:

В:

О:

Демонстрация слайда:

Запись в тетради:

Демонстрация слайда:

Запись в тетради:

В:

О:

Демонстрация слайда:

Комбинированный

«Общая характеристика и классификация подцарства многоклеточных. Многообразие и классификация кишечнополостных.»

Раскрыть основные особенности строения и жизнедеятельности многоклеточных организмов.

Ознакомиться с особенностями строения многоклеточных организмов;

Продолжить формирование понятия о среде обитания многоклеточных организмов;

Изучить систематику многоклеточных организмов и особенности их жизнедеятельности;

Дать представление об общей характеристике и классификации кишечнополостных.

Воспитывать познавательный интерес к животному миру;

Формирование научно-материалистического мировоззрения на основе взаимосвязи между сходством одноклеточных и многоклеточных организмов.

Развитие умения работать с материалом учебника;

Развитие логического мышления через умение анализировать, обобщать материалы, сравнивать, делать выводы.

Расширить круг знаний об особенностях подцарства многоклеточные.

Словесные: рассказ, объяснение, беседа.

Наглядные: демонстрация изобразительных пособий.

Этапы урока:

Организационный момент(1 мин)

Проверка знаний по теме «Подцарство одноклеточные, общая характеристика и систематика.»(15 мин)

Изучение нового материала(20 мин)

Общая характеристика многоклеточных организмов.

Особенности строения и их жизнедеятельность.

Классификация многоклеточных организмов.

Закрепление и обобщение материала(5-10 мин)

Домашнее задание(1 мин)

Ход урока:

Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Садитесь.

Проверка знаний по теме « Общая характеристика и классификация подцарства многоклеточных. Многообразие и классификация кишечнополостных»

Ребята, на прошлом занятии, вы изучили тему « Подцарство одноклеточные, общая характеристика и систематика.». Сейчас мы проверим как вы усвоили пройденный материал. Закрываем все учебники и тетради. Достаем листочки и подписываем их. На выполнение задания вам дается 10 минут. Приступаем.

Изучение нового материала

Ребята, вы уже знаете кто такие одноклеточные организмы, а помните ли вы кто такие многоклеточные организмы?

Многоклеточные организмы – это организмы, тела которых состоят из множества клеток.

На какие два типа делится подцарство многоклеточные?

Многоклеточные делятся на позвоночные и бесповзвоночные.

Почему животных называют позвоночными? А почему беспозвоночными?

Беспозвоночные – нет внутреннего скелета и позвоночника.

Позвоночные - имеется хорда в зародышевом развитии, и в дальнейшем превращается в позвоночник.

Подцарство Многоклеточные разделяется на 2 надраздела: Parazoa (примитивные многоклеточные) и Eumetazoa (настоящие многоклеточные).

Примитивные многоклеточные - это водные животные. Они ведут прикрепленный образ жизни, являются фильтраторами, получают пищу вместе с током воды. Как и простейшим, этим организмам свойственно внутриклеточное и пристеночное пищеварение.

Надраздел примитивных многоклеточных состоит из двух типов: Губковые (Spongiata) и Археоциаты (Archaeocyathi).

К типу Губковых относят морские и пресноводные прикреплённые многоклеточные, скелет которых состоит из простых или по разному соединенных между собой иголочек - спикул.

Губковые являются фильтраторами. Их тело пронизано многочисленными каналами, открывающимися изнутри и снаружи порами.

Тип губковых разделяют на 3 класса: Губки (Spongia) - наиболее распространённый и многочисленный, Склероспонкии (Sclerospongia) и Сфинктозоа (Sphinctozoa). Иногда в этот тип включают класс Рецептакулиты (Receptaculita), положение которого имеет неясное систематическое положение.

Губки - это морские и пресноводные, одиночные и колониальные организмы, неимеющие обособленных тканей и органов.

Губки имеют шарообразную, грибовидную, цилиндрическую или кубковидную форму. Иногда они образуют комковидные или подушкообразные наросты на твёрдом субстрате. Размеры губок колеблются от нескольких миллиметров до 1,5 метров.

Губки ведут прикреплённый образ жизни, но могут свободно лежать или зарываться (сверлильщики). Питание и дыхание губок посуществляется по мере прохождения через их тело воды. Основной признак губок - наличие в их теле пронизывающей системы каналов.

Скелет губок представлен тонкими иголочками - спикулами - имеющих разные размеры, форму и состав. Состав скелета минеральный, органический или смешанный. Минеральный скелет может быть известковым или кремнистым. Форма минеральных спикул одно-, трёх-, четырёх- и многоосная.

А теперь перейдем к общей характеристики кишечноплостных их классификации.

Название кишечнополостных происходит от двухслойных организмов с единственной полостью тела – кишечной. Кишечнополостные - самые низкоорганизованные многоклеточные одиночные или колониальные животные. У многих скелет известковый; у некоторых органический.

Размножаются кишечнополостные половым и бесполым путем, причем половое поколение (медузы) – свободно плавающие организмы, бесполое (полипы) ведет прикрепленный образ жизни.

К кишечнополостным относятся гидроидные и коралловые полипы, актинии, гидры, медузы.

Большинство кишечнополостных живет в морях и океанах. Они объединяют около 9 тыс. видов, которые подразделяются на 3 класса: гидрообразные (гидроидные), сцифоидные(чашеобразные) и коралловые полипы.

Тело кишечнополостных часто имеет лучевую симметрию.

Ребята, а что значит лучевая симметрия?

Лучевая (радиальная) симметрия - форма симметрии, при которой тело (или фигура) совпадает само с собой при вращении объекта вокруг определённой точки или прямой

Теперь рассмотрим непосредственно классификацию кишечнополостных, и их ярких представителей.

В классе гидроидных (Hydrozoa) доминируют полипы, обычно образующие путём почкования ветвистую колонию из огромного числа особей – гидрантов. От полипов отпочковываются медузы, живущие, как правило, недолго; некоторые виды не образуют медуз.

6–7 отрядов гидроидных разделяются на 4000 видов, встречающихся, в основном, в морях. Большинство обитают на литорали, лишь немногие гидромедузы – глубоководные формы. Некоторые гидроидные (гонионема, португальский кораблик) вызывают сильные ожоги, опасные для человека.

Гидра – характерный представитель пресноводных полипов – обитает в озёрах, прудах и реках. Цилиндрическое тело подошвой прикреплено к субстрату; на противоположном конце имеется рот, окружённый щупальцами. Оплодотворение внутреннее. Находящиеся в эктодерме интерстициальные клетки способствуют регенерации повреждённых тканей. Гидру можно резать на куски, даже вывернуть наизнанку – всё равно она будет жить и расти. Гидра окрашена в зелёный или бурый цвет; длина тела составляет от 5 мм до 1 см. Срок её жизни составляет лишь один год.

Сцифоидные (Scyphozoa), наоборот, выделяются свободноплавающими медузами, размеры которых колеблются от нескольких миллиметров до 2–3 м (цианея); щупальца цианеи вытягиваются в длину до 20 м. Полип развит слабо, иногда его нет совсем. Кишечная полость разделена неполными перегородками на камеры. Сцифомедузы живут несколько месяцев.

Около 200 видов в умеренных и тропических водах Мирового океана. Некоторые виды (корнероты, аурелия) употребляются в солёном виде в пищу. Многие медузы при прикосновении вызывают сильные покраснения и ожоги. Австралийская сцифомедуза хиродрофус может вызвать смертельные ожоги у людей.

Коралловые полипы (Anthozoa) – колониальные (реже одиночные) морские организмы. Тело длиной от нескольких миллиметров до одного метра обладает шестилучевой или восьмилучевой симметрией. Из-за того, что оплодотворение у кораллов внутреннее, личинка планула развивается в кишечной полости полипа, образующего яйцеклетки. Стадия медузы отсутствует. Ротовое отверстие соединяется с кишечной полостью глоткой. У полипов одной колонии кишечная полость общая, и пища, добытая одним из полипов, становится достоянием всей колонии. Около 6000 видов коралловых полипов обитают во всех морях с достаточно высокой солёностью; в северных и дальневосточных морях России около 150 видов.

Некоторые колониальные полипы (например, мадрепоровые кораллы) окружают себя массивным известковым скелетом. Когда полип умирает, его скелет остаётся. Колонии полипов, разрастаясь в течение тысячелетий, образуют коралловые рифы и целые острова. Самый крупный из них – Большой Барьерный риф – тянется вдоль восточных берегов Австралии на 2300 км; его ширина составляет от 2 до 150 км. Рифы в местах своего распространения (в тёплых и солёных водах с температурой 20–23 °С) являются серьёзным препятствием для судоходства. Веточки кораллов используют как украшения.

Коралловые рифы представляют собой уникальные экосистемы, в которых находит приют огромное количество других животных: моллюсков, червей, иглокожих, рыб. В ледниковый период коралловые рифы окаймляли многие острова. Затем уровень моря начал подниматься, и полипы со средней скоростью сантиметр в год надстраивали свои рифы. Постепенно сам остров скрывался под водой, а на его месте образовалась мелководная лагуна, окружённая рифами. Ветер приносил на них семена растений. Затем появились животные, и остров превратился в коралловый атолл.

Морфология многоклеточных животных

Тело многоклеточных организмов состоит из совокупности множества клеток, группы которых специализируются на осуществление некоторых функций , образуя ткани. Комплексы тканей образуют высшую категорию – органы. Функциональная деятельность органов составляет систему органов, например опорно-двигательная. Комплекс систем, связанных единой функцией, образует целостный организм многоклеточного животного. При такой специализации отдельные клетки многоклеточного организма не могут существовать отдельно и вне организма.

Представление об особенностях строения и распределения функций между клетками в многоклеточном организме обеспечивают такие ткани, как эпителиальная, мышечная, соединительная, нервная.

У животных клетки сгруппированы таким образом, чтобы организм мог свободно двигаться, добывая себе пищу, или осуществлять другие функции, т.е. они связаны между собой в эффективно взаимодействующие системы.

Количество клеток у разных многоклеточных организмов неодинаково. Так, например, у примитивных беспозвоночных $10^2 -10^4$, у высокоорганизованных позвоночных количество представлено от $10^{15}$ до $10^{17}$. Средняя масса клетки весит около $10^{-8}-10^{-9}$ г.

Клетки характеризуются двумя жизненно необходимыми системами:

Система, связанная с размножением, развитием, и ростом клетки. Такая клетка включает структуры, что обеспечат редупликацию ДНК, синтез РНК и белка.
Система энергообеспечения синтеза веществ и других видов физиологической работы клетки.

Обе системы тесно взаимосвязаны. Кроме того, элементы клеток, разного происхождения, характеризуются сходством на разных уровнях: атомарном – углерод, водород, кислород и др., молекулярном – нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и др., надмолекулярном – мембранные структуры и органоиды клеток.

Клеткам свойственны также химические процессы: дыхание, потребление и превращение энергии, синтез макромолекул. Все химические реакции в клетки хорошо упорядочены и неразрывно связаны с молекулярными структурами.

Эволюционные особенности в морфологии многоклеточного организма

Многоклеточные представляют собой скачок в эволюции, поскольку по отношении к одноклеточным имеют больше преимущества в организации.

Основные эволюционные особенности строения многоклеточных организмов является:

Многоклеточность;
Симметрия тела;
Дифференциация клеток;
Появление клеток, специализированных для размножения.

Непосредственно процветание группы многоклеточных животных связано, напрямую, с усложнением строения и физиологических функций. Вследствие, увеличения размеров тела многоклеточного организма привело к развитию у него пищеварительного канала. Развиваясь, со временем, опорно-двигательная система, сформировала поддержание определенной формы тела, а также защиту и опору внутренних органов.

Большие размеры тела животных привели к появлению внутритранспортных циркулирующих систем. Такие системы поставляют удаленные от поверхности тела питательные вещества, а также выводят конечные продукты обмена из организма. Основной транспортной системой стала кровь.

Симметрия тела

По типу симметрии тела различают следующие группы:

Лучистые, или радиально-симметричные;
Двусторонне-симметричные.

Лучевая симметрия характерна для животных с сидящим образом жизни. Органы таких животных расположены вокруг главной оси, и проходят через рот к противоположно прикрепленного полюса. К таким животным относят тип Губки, тип Кишечнополостные и тип Иглокожие.

Двусторонне-симметричные животные подвижны. Тело находится на одной плоскости, по обе стороны которого располагаются парные органы. Тело делится на левую и правую стороны, спинную и брюшную стороны, а также, передний и задний концы тела. К двусторонне-симметричным животным относят все остальные типы животных.

Полость тела

Определение 1

Полость тела – пространство, содержащие внутренние органы.

Различают первичную, вторичную и смешанную полость тела. Первичная полость тела это наличие остатка бластулы, в которой развиваются производные мезодермы. Характерна такая полость для трехслойных низкоорганизованных животных типа Круглых червей.

Вторичная полость тела, или целом выстланный эпителием из мезодермы. Такая полость характерна для типов Кольчатые черви, Моллюски и Хордовые.

При смешанной полости тела развиваются зачатки вторичной полости, но этот процесс не идет до конца формирования целома, и в итоге сливаются с первичной полостью тела. Такой тип симметрии характерен для типа Членистоногие.

Замечание 1

Плоские черви вообще лишены полости тела, у них мускульный мешок заполненный клетками паренхимы.

Функции полости тела:

Свободное расположение органов;
Опорная;
Транспорт питательных веществ;
Половая.