sp-i.ru

Энциклопедия Животного Мира

Размножение животных

Всякое живое существо, после некоторого времени своего существования, умирает, и тело его разрушается.[1] Не прекращается органическая жизнь на земле только потому, что одновременно с этим беспрестанно появляются на свете новые существа, происходит нарождение новых живых существ. В большинстве случаев мы знаем, как это происходит: рождающиеся организмы происходят от подобных им родителей. Однако далеко не всегда можно проследить и объяснить появление на свет нового живого существа. Иногда мы, даже при внимательном исследовании, не можем объяснить себе происхождения того или другого организма. Откуда, например, появляются так называемые «черви» на испорченном мясе, водоросли в застоявшейся воде, плесень на завалявшейся корке хлеба?.. Ответ на все это в науке получен не так давно, а при первом взгляде появление организмов во всех этих случаях кажется загадочным.[2]

Не будучи в состоянии объяснить происхождения некоторых организмов обыкновенным путем, т. е. путем размножения особей, ранее существовавших, ученые с давних времен приписывали происхождение их действию таинственных сил природы и божества и называли это произвольным зарождением (generatio spontanea). Ученые древности (Аристотель и др.) думали, например, что даже такие высокоорганизованные животные, как рыбы и насекомые, родятся из ила. Такое мнение держалось очень долго, и только в XVII и XVIII столетиях явился ряд ученых, оспаривавших это. Однако, при тогдашнем состоянии науки, далеко не для всех организмов можно было доказать размножение путем рождения. Что же касается самых низших животных, то еще долго держалось убеждение о произвольном зарождении. С изобретением микроскопа стали известны поразительные факты появления живых организмов. Брали, напр., совершенно чистую воду, в которой микроскоп, при самом тщательном исследовании, не открывал никаких признаков живых существ, и оставляли ее стоять в наглухо закупоренном сосуде. Через несколько дней, иногда даже часов, микроскопическое исследование открывало в капле такой воды кипучую жизнь: здесь сновали инфузории различных видов, плавали или росли неподвижно некоторые водоросли или грибки, иногда замечалось присутствие и более сложных организмов… Откуда же все это могло взяться? Раньше в воде ничего не было, извне организмы проникнуть не могли; очевидно произошло зарождение их без участия родителей… Так рассуждали в то время, когда биологическая наука была еще мало разработана.

При настоящем состоянии науки подобное зарождение организмов в воде и многие другие, еще более поразительные случаи появления организмов (гниение, брожение, многие патологические процессы), очень легко могут быть объяснены и без допущения произвольного зарождения — необыкновенною распространенностью и живучестью зародышей низших организмов. Опыты знаменитого Пастера показали, что если действительно уничтожить в воде, бульоне или какой-нибудь другой питательной жидкости все организмы и их зародыши (чего можно достигнуть, напр., продолжительным кипячением) и затем абсолютно устранить доступ организмов извне, то жидкость может стоять неопределенное время, и в ней не появится никаких признаков организмов. Достаточно заткнуть флакон с такой жидкостью ватой, в которой предварительно уничтожены каким-нибудь образом все живые существа и их зародыши, и жидкость в таком флаконе на неопределенное время застрахована от брожения, загнивания и т. п.

Итак, в настоящее время опровергнуты все факты, которыми раньше доказывали произвольное зарождение; твердо установлено, что организмы всегда происходят от себе подобных родителей путем рождения; что же касается произвольного зарождения, то оно никогда не наблюдается, и нет никакого основания и никакой надобности даже теоретически допустить возможность его в настоящее время.

Этим, однако, далеко еще не решается вопрос о происхождении организмов. Если принять, что все живые существа, как высшие, так и низшие, происходят всегда от других организмов, то вопрос о происхождении на земле первых животных и растений останется не решенным. Необходимо допустить, что первоначальные живые существа произошли на земле каким-то иным способом, так как при современных научных воззрениях невозможно допустить, что органическая жизнь существовала на земле вечно. В самом деле, мы знаем, что в древнейшие эпохи земля представляла собою раскаленное тело без воздушной и водяной оболочки; очевидно, что при бывших в то время физических условиях существование каких бы то ни было организмов было невозможно. Следовательно, органическая жизнь появилась на земле самостоятельно; в истории земли был момент, когда организмы впервые появились на земле.

Впрочем, были попытки объяснить появление живых существ на земле еще иным способом. В 1865 году ученый Рихтер высказал предположение, что зачатки организмов могли попасть на землю с других планет. По его мнению, метеоры, падая на землю с других небесных миров, могли заключать в себе зачатки организмов. Было и еще несколько авторитетных сторонников такого мнения, как, например: Вильям Томсон, Ган, Вейнланд, Берцелиус и некоторые другие. Однако мысль о занесении на землю органической жизни трудно допустима, отчасти даже фантастична, тем более, что она и не дает решения интересующего нас вопроса о происхождении жизни вообще в природе.

Гораздо более вероятно первое предположение о произвольном возникновении живых существ на земле, которое принято некоторыми учеными, в противоположность другой теории — так называемого творения. Действительно, мы знаем, что элементы, из которых состоит живая организованная материя протоплазма, — одни из самых распространенных на земле: кислород, углерод, водород, азот, сера. Ничто не препятствует нам допустить, что некогда, при совершенно особенных физических условиях, элементы эти соединились между собой таким образом, что образовали сложное органическое соединение, белковое вещество, или что-либо ему подобное, которое опять-таки при совершенно особенных условиях приобрело свойство живой материи. Такое допущение несколько облегчается тем, что мы в состоянии искусственно создать очень многие органические соединения, из которых состоят ткани живых организмов. Со временем, быть может, химики сумеют искусственно получить даже и белок, из которого состоит плазма. Конечно, эта мертвая плазма существенно отличалась бы от живой материи, так что и произвольность зарождения еще не доказана.

Но каково бы ни было первоначальное происхождение организмов на земле, в настоящее время нет никакой надобности допускать, что произвольное зарождение имеет место и теперь, так что животные происходят только путем рождения от себе подобных родителей.

Самые способы рождения — размножение в широком смысле слова — до крайности разнообразны. В животном царстве можно различать два главных типа размножения, резко различающихся между собою, хотя и связанных постепенными переходами. Эти два типа размножения: бесполое и половое.

Бесполое размножение происходит при участии одной только особи. Его можно назвать ростом, выходящим за обыкновенную меру объема особи. Сущность его заключается в том, что от тела взрослого материнского организма тем или другим способом отделяется некоторая часть, которая затем растет и достигает размеров взрослой особи.[3]

Обыкновенно бесполое размножение[4] происходит таким образом, что клеточка, составляющая весь организм, делится на две половины. Такой способ называется делением. Оно встречается только у низших животных: корненожек, инфузорий и других. Самый процесс деления заключается в том, что на теле животного появляется бороздка, в виде кольцеобразного желобка, который постепенно все углубляется и, наконец, разделяет все тело на две части, соединенные между собой лишь небольшой перемычкой; последняя все утончается и, наконец, разрывается, так что животное распадается на две независимые части. Они начинают увеличиваться, приобретают недостающие им снаряды: жгутики, реснички и др., и превращаются во взрослое животное.

Так происходит процесс деления лишь у самых низших животных, в теле которых нет почти никакой дифференцировки, и каждая часть организма подобна другим. У более сложно устроенных одноклеточных организмов, как, напр., инфузорий, процесс этот сильно усложняется. У других животных, в особенности у низших многоклеточных, бесполое размножение происходит таким образом, что на определенных местах их тела образуются небольшие выросты, так называемые почки, которые постепенно отгораживаются от остальной части тела перегородкой и затем отделяются. Такой способ размножения называется фрагментацией (почкованием). Сущность этого процесса состоит в том, что новая особь образуется из маленькой частицы материнского тела, а не из половины, как бывает при делении. Почка (фрагмент) у многоклеточных животных всегда состоит из нескольких клеток, чем она существенно отличается от яйца или споры, которые первоначально всегда состоят из одной клетки. Размножение почками широко распространено в животном царстве. Оно встречается у червей и у бескишечных. Различают два вида фрагментации: наружную и внутреннюю.

Наружная фрагментация встречается чаще; вот как происходит оно, например, у полипов. На поверхности тела этого животного в определенном месте образуется сначала небольшой бугорок. Вскоре в него проникает изнутри небольшой полый отросток туловищной полости материнского организма; бугорок все растет и принимает форму взрослого животного. На наружном конце его образуется отверстие и вокруг него вырастает определенное число щупальцев. В таком состоянии почка совершенно сходна с материнским организмом и отличается от него только меньшей величиной.

Дальнейшая судьба почек бывает различна. Иногда она отрывается, начинает жить самостоятельно и постепенно достигает величины взрослого животного, но у некоторых животных созревшие почки не отпадают, а остаются прикрепленными к телу матери на всю жизнь. Таким путем происходят колонии животных, образующие сложную систему, напр., в виде древовидного разветвления.

У кольчатых червей фрагментация происходит несколько иначе. Некоторые из сегментов, лежащие посредине, изменяются таким образом, что становятся совершенно сходными с передним сегментом животного, с головкой. Некоторое время червяк живет в таком виде, но постепенно у изменившихся сегментов вырастают и другие части тела, а затем животное распадается на части, и каждая из них, живя самостоятельно, превращается во взрослую особь и потом сама распадается на несколько частей.

Внутренняя фрагментация[5] заслуживает особого внимания, так как оно составляет переходную ступень к половому размножению. Этот способ размножения заключается в том, что почки образуются внутри тела на внутренней поверхности его полости. Отделившись от стенок тела, почки в виде отдельных комочков помещаются в полости материнского организма и превращаются в новых особей. Таким образом внутренняя фрагментация отличается от полового размножения, к которому мы дальше перейдем, только тем, что почки состоят из многих клеток, а не из одной, каковы яички и споры. Внутренняя фрагментация наблюдается только у плоских червей, и подробности этого процесса будут рассмотрены дальше, в свое время, а теперь обратимся к третьей форме бесполого размножения.

Это наиболее редкая форма полового размножения, называемая спорогонией[6], т. е. размножением посредством спор. Спорогония наблюдается у грегарин и некоторых инфузорий, весьма не редко встречаются также у некоторых лучевиков и радиолярий. Сущность этого способа размножения заключается в том, что все тело животного распадается на множество мелких частичек, называемых спорами; само животное при этом прекращает свою жизнь, а из каждой споры при благоприятных условиях может развиться новое животное.

Очень интересную форму полового размножения представляет копуляция.[7] Сущность ее состоит в том, что две особи соединяются между собою так совершенно, что тела их после этого представляют одно целое, так называемую зизигию или зиготу. Через некоторое время зигота начинает усиленно размножаться делением или спорогонией.

В большинстве случаев копулирующие организмы ничем не отличаются друг от друга, но у некоторых животных в соединение вступают особи, которые значительно отличаются между собой; одна из них сильно напоминает женскую половую клетку низших животных и растений — яйцо, — а другая мужское семянное тельце.

Наконец, у некоторых животных наблюдается еще особая форма взаимных отношений, которая очень близка к копуляции и наблюдается у некоторых инфузорий. Процесс этот, называемый конъюгацией[8], совершается следующим образом: две инфузории прилипают одна к другой и срастаются в месте соприкосновения; через некоторое время они вновь расходятся и каждая по-прежнему продолжает самостоятельную жизнь. Изучая этот процесс под микроскопом, ученые заметили, что за время их соединения во внутренней организации каждой конъюгирующей инфузории происходят весьма сложные изменения. Внутренние органы их уничтожаются, ядро распадается на множество маленьких частичек, которыми обе конъюгаты обмениваются, так что, разъединившись по окончании конъюгации, каждая из них уносит с собой частицу другой особи; внутренние органы у каждой из них вслед за тем восстанавливаются.

Конъюгация точно так же, как и копуляция, имеет огромное значение в жизни животных, которые приступают к этому процессу. Конъюгируют инфузории всегда после продолжительного размножения делением, причем организм их истощается, приходит в дряхлость, так что дальнейшее размножение делением становится уже невозможным. Конъюгация же восстанавливает их силы, и после этого обе инфузории снова на долгое время получают способность к размножению.

Маленький организм, не имея специальных органов для питания, всасывает пищу из окружающей среды (обыкновенно жидкости) всей своей поверхностью. Поэтому понятно, что для него важно, чтобы поверхность тела по отношению к объему не была меньше известной нормы. Между тем, пока продолжается питание, организм растет, причем поверхность и объем увеличиваются далеко не в одинаковой степени. Именно, объем увеличивается гораздо скорее поверхности[9].

Следовательно, через известный промежуток времени, в продолжении которого организм растет, наступит неблагоприятное для него отношение между поверхностью и объемом тела; поверхность как бы становится не в состоянии прокормить непомерно увеличившееся тело. А в таком случае самым простым способом увеличить поверхность, не касаясь объема — это разделить организм на части, причем условия питания становятся опять очень благоприятными, и каждая часть начинает быстро расти. С таким объяснением хорошо согласуется вышеприведенное определение бесполого размножения, как «рост, выходящий за обыкновенную меру объема организма». При таком взгляде на бесполое размножение можно сказать, что и рост всякого высшего организма можно совершенно справедливо рассматривать, как процесс бесполого размножения клеточек, из которых составлено все его тело.

У более сложно организованных животных или исключительно, или, по крайней мере, преимущественно, практикуется половой способ размножения, хоть зачатки этой формы воспроизведения потомства, так сказать намек на него, встречаются и у низших одноклетных животных. Видимое отличие полового способа размножения от бесполого заключается в том, что оно происходит при участии 2-х особей: мужской и женской. Здесь также, как и при бесполом способе, от тела отделяются маленькие частички, состоящие из одной клетки: у женской особи яйцо, у мужской особи — семянное тело, сперматозоид[10]. Для того, чтобы из яйца произошло развитие новой особи, нужно, чтобы с ним соединился сперматозоид, чтобы произошло оплодотворение яйца.

Итак, половым называется такое размножение, которое происходит при участии двух особей. Однако существуют так называемые гермафродитные организмы, т. е. такие, у которых вырабатываются и яйца, и сперматозоиды , и притом для некоторых по крайней мере случаев доказана возможность самооплодотворения; если принять это во внимание, то приходится заключить, что сущность полового способа размножения заключается не в участии двух особей, а в участии половых клеток двух различных родов.[11]

Итак, самый важный акт в половом размножении заключается в соединении мужской и женской половых клеток. В последнее время, однако, в науке сделались известными такие случаи размножения, которые не подходят к вышеуказанному определению. Эти явления называются партеногенез и пэдогенез. Дальше об этом будет сказано подробно, а пока только заметим, что в обоих этих случаях яйца развиваются без оплодотворения сперматозоидами. На основании этого можно прийти к заключению, что хоть оплодотворение весьма важно для полового способа размножения, но оно не составляет его необходимого признака. Таким образом определение полового способа размножения сводится к размножению при помощи половых клеток.

Половые клетки существенно отличаются от орудий бесполого, так называемого вегетативного размножения (которые могут быть частями клеток, целыми клетками или собраниями многих клеток). Вегетативные клетки или части тела принимают участие в жизненных процессах и функционируют точно так же, как и все другие, тогда как половые клетки исключаются из функций организма, остаются в покоящемся состоянии, так что жизненная энергия их как бы сберегается для будущей деятельности.

Основой полового размножения является яйцо.[12] В простейшем случае оно представляет собой клеточку, отделившуюся от особого органа материнского организма, называемую яичником. В виде простой клеточки, состоящей из протоплазмы и ядра, яйцо бывает обыкновенно лишь первое время, а затем вокруг этой клетки отлагаются различные другие вещества. Постепенно первоначальная плазма яйца превращается в желток, т. е. скопление питательного вещества. В большинстве случаев желток облекается еще слоем другого вещества (белка у птиц, питательного желтка у рыб и др.), кроме того, снаружи все яйцо покрывается скорлупой, представляющей разного рода защитительные оболочки. Таким образом можно различать простые яйца и сложные.

Форма и величина яиц бывают весьма различны.[13] В большинстве случаев яйца по форме более или менее сходны с шаром, но иногда они имеют весьма своеобразную форму, так как у них нередко образуются различные приспособления к некоторым специальным условиям жизни. Так, например, у некоторых червей, которые ведут паразитический образ жизни, на скорлупе яичек образуются специальные крючочки или прицепки, которыми они крепко прицепляются к так называемому «хозяину».

Что касается величины яиц, то она бывает самая разнообразная, начиная от микроскопической до весьма значительной, как, например, у страус — с детскую голову.

Столь же разнообразно бывает число яиц, откладываемых самками.[14] Численность яичных зачатков, которые образуются в яичнике, собственно говоря, почти беспредельна, так как даже у человека ученые насчитывают до 35 000 таких зачатков, не говоря уже про большинство других животных, у которых число это несравненно больше. Но из яичных зачатков развивается в настоящие яйца сравнительно лишь ничтожное количество, а остальные, далеко еще не достигнув зрелого состояния, разрушаются и всасываются в окружающие ткани.

Число яиц, созревающих, которые действительно могут служить для размножения, несравненно меньше. На численность их оказывает большое влияние величина самого животного. Как общее правило, можно сказать, что чем больше сама особь, тем меньшее количество яиц у нее образуется. Слон рождает одного детеныша через 3–4 года, лошадь и верблюд через каждые 2 года также по одному детенышу, корова и многие другие каждый год по одному, коза ежегодно 3, белка ежегодно до 12 детенышей, заяц — 15, крыса и мышь 50–60 детенышей ежегодно и т. д.

Если мы обратимся к животным еще более мелким, как, напр., к насекомым или к червям, то встретим колоссальное количество зародышей, которые может произвести одна самка в течение известного периода своей жизни.

Второй важнейший элемент полового размножения представляет мужская половая клетка, семянное тело, или сперматозоид. Форма сперматозоидов у большинства животных более или менее сходна, но встречаются отличные формы.[15] Это обыкновенно тоненькая ниточка, передний конец которой значительно утолщен и называется головкой, а остальная часть называется хвостиком. Хвостик обладает способностью двигаться и, при помощи его движений, сперматозоид может плавать, с различной степенью быстроты, в той жидкости, в которой он находится.

Мы уже сказали, что сущность полового размножения заключается в оплодотворении, т. е. в соединении и полном слиянии семянного тельца с яйцом. Обыкновенно вхождение сперматозоида в яйцо облегчается тем, что в оболочке последнего существует специальное отверстие; но если даже отверстия и нет, то сперматозоид при помощи энергичного движения своего хвостика проникает внутрь сквозь оболочки, которые в это время ослизняются.

Лишь только сперматозоид проникнет внутрь яйца, как последнее сейчас же покрывается новой плотной оболочкой, которая препятствует проникновению в яйцо еще других сперматозоидов. Внутрь яйца проникает только головка сперматозоида, которая представляет собой ядро семянной клетки, а хвостик остается снаружи. Проникнув внутрь яйца, ядро семянного тела продолжает передвигаться по направлению к ядру яйцевой клетки и вскоре достигает его; происходит слияние двух ядер, чем и заканчивается процесс оплодотворения яйца, после чего начинается его развитие.

Первый период этого процесса есть стадия дробления. Так называется сумма всех процессов неполного деления, которому подвергается яйцевая клетка. Снаружи дробление выражается тем, что на поверхности клетки образуются одна за другой несколько бороздок, причем каждая вновь образовавшаяся перпендикулярна предыдущей. Особенно ясно заметно это на трех первых бороздках.

Равномерное дробление, конечно, возможно только в том случае, когда и протоплазма яйца расположена равномерно, а это бывает тогда, когда запас питательного желтка не очень велик. Если же желтка слишком много, то сама протоплазма расположена лишь на небольшой части поверхности яйцевой клетки (как это, напр., бывает у птиц), и в таком случае дроблению подвергается только одна протоплазма или образовательный желток, а питательный желток относится к этому пассивно. В таком случае зародыш располагается на поверхности яйца в виде пластинки и постепенно почти совсем обрастает ею кругом.

В то время как на поверхности появляются бороздки все в большем и большем количестве, внутри яйца образуется полость, которая разрастается все больше и больше, так что в конце концов яйцо представляется в виде шара, внутри пустого, а на поверхности составленного из одного слоя клеточек одинаковых или неодинаковых. Такая стадия полого шара называется бластулой. Это, однако, еще не последняя стадия, общая всем многоклеточным животным.

Нужно себе представить, что однослойная поверхность бластулы запала с одной стороны, как это, например, бывает с продырявленным мячиком, и тогда мы получим следующую общую стадию — гаструлу[16]. Гаструла, следовательно, представляет собою двухслойный мешок. На этой стадии оканчивается сходство всех животных.

Замечательно, что всем этим стадиям, которые проходит зародыш при своем развитии из яйцевой клетки, совершенно соответствуют некоторые взрослые организмы. Так, одноклеточных существ мы не мало видим как в растительном, так и в животном царствах; известно несколько организмов, своим строением вполне соответствующих стадии бластулы.

Таков, напр., колониальный организм Volvox.[17] Этот организм также представляет собою полый шар, поверхность которого составлена из нескольких тысяч мелких клеточек, очень похожих на некоторых инфузорий. Каждый членик представляет из себя маленький организм, помещенный на дне особого футлярчика или чашечки, из открытого конца которого выставляются жгутики. С боков они соединены друг с другом особыми отростками, так что составляют непрерывную однослойную поверхность. Все клеточки, составляющие организм, совершенно равнозначащие; не одинаковы они только по отношению функции размножения, так как эту роль принимают на себя не все клеточки, а только некоторые.

Что же касается до организмов, соответствующих стадии гаструлы, то таковых есть целая вид; это — кишечно-полостная (Coelenterata).

Выше было указано, что яйцо начинает развиваться только после оплодотворения, а те из яиц, в которые не вошел живчик, постепенно разрушаются. Однако иногда замечается, что яйцо начинает дробиться еще до оплодотворения, но после образования 3 или 4 бороздок дробление останавливается и, если не произойдет соединения с семянным тельцем, то начинает разрушаться. Внимательное изучение низших животных показало, однако, что не всегда так бывает.

У многих раков и насекомых наблюдается полное развитие неоплолотворенного яйца, и такая форма размножения наз. партеногенезом, или девственным рождением. Различают две формы партеногенеза. В одном случае он наступает, как случайное явление у животных, которые обыкновенно размножаются яйцами оплодотворенными, в другом случае партеногенез является постоянною и необходимою формою размножения.[18] Случайный партеногенез наблюдается у некоторых ракообразных и бабочек (ночные, шелкопряды); самки, не имея случая встретиться с самцами, все-таки откладывают яички, и из них выходят гусеницы, из которых при благоприятных условиях могут развиться взрослые бабочки. Но в большинстве случаев эти насекомые размножаются настоящими оплодотворенными яйцами.

Есть бабочки, у которых самцов гораздо меньше, чем самок, и поэтому в большинстве случаев яички откладываются неоплодотворенные.

Есть и такие насекомые, которые всегда несут яички двух родов: одни оплодотворенные, другие неоплодотворенные, и делают это не по необходимости, а с определенным расчетом, так как из этих яичек происходят особи разного пола. Пчелиная матка всегда содержит у себя в особом семяхранилище достаточное количество живчиков, полученных ею от самца, однако, она одни из яичек кладет неоплодотворенными в небольшие узкие ячейки сотов, а другие — в более крупные ячейки оплодотворенными. При таком распределении яиц, матка никогда не ошибается, так как она по своему произволу может в своем яйцеводе устроить встречу живчиков с приходящими яйцами или, наоборот, устранить эту встречу. Из неоплодотворенных яиц развиваются трутни, т. е. пчелиные самцы, а из оплодотворенных рабочие пчелы или новые матки.

У некоторых животных яйца и семянные тельца образуются внутри одной и той же особи; такое явление называется гермафродитизмом. Гермафродитизм весьма часто встречается в растительном царстве, где он даже преобладает над раздельнополостью; животные в большинстве случаев раздельнополые, но и у них гермафродитизм встречается не очень редко, хотя исключительно у низших животных.

Различаются несколько видов гермафродитизма. У одних животных он является, как временная ступень в развитии некоторых особей, так, например, жабы во время своего эмбрионального развития и в начале жизни все имеют зачаточный яичник, и только на втором году жизни у некоторых особей, рядом с яичниками, появляются и семянные железы, после чего яичники постепенно разрушаются и исчезают; таким образом происходят самцы, а у самок первоначальные яичники развиваются до конца. Гермафродитизм следовательно является лишь у самцов, да и то на короткое время. Наоборот, акулы в зародышном состоянии все имеют семянные железки, а затем у некоторых развиваются рядом с ними и яичники, так что у акул самки являются гермафродитными в начале своей жизни. В зародыше все животные, не исключая высших, бывают двуполыми, и только с течением развития органы одного пола останавливаются в своем развитии. Есть животные, у которых гермафродитизм бывает последовательным, и который заключается в том, что каждая особь в молодости бывает самцом, а потом становится самкою. Совершается это превращение таким образом, что семянные железки, отработав свое время, уничтожаются, а на их место развиваются яичники, которые в молодости были лишь в зачаточном состоянии. Настоящими гермафродитами являются те животные, которые в течении всей своей жизни сохраняют яичники и семянные железки; таковы некоторые черви, многие моллюски, некоторые ракообразные и др. У некоторых из них гермафродитизм выражен настолько полно, что одна и та же железа вырабатывает в одной своей части яйца, а в другой живчиков.[19]

У немногих гермафродитных животных существуют и однополые мужские особи, которые называются дополнительными самцами. Они всегда ничтожной величины и живут паразитами внутри тела самки.

Каждое рождающееся существо начинает свою жизнь из одной яйцевой клеточки и затем проходит длинный ряд изменений, прежде чем сделается по внешнему виду и по внутреннему строению совершенно сходным со взрослыми животными. Весь этот ряд постепенных изменений, которые у каждого животного идут всегда определенным порядком, называется онтогенезом. Первоначальную стадию развития, сходная у всех многоклеточных животных, мы уже рассмотрели: это дробление, бластула и гаструла. Дальнейшее развитие у различных животных идет не одинаково, у одних более сложно, у других проще. У более высоко организованных животных различают два главных периода в развитии; первый период — вся сумма изменения, протекающих внутри яйцевых оболочек. Это — так называемое эмбриональное развитие. У позвоночных животных почти все изменения развивающегося существа совершаются во время эмбрионального периода их развития, так что период личинки вовсе не обозначается, и детеныш при рождении во всем существенном сходен со взрослым животным. Второй период наступает по выходе зародыша из яйцевых оболочек, когда животное является в форме личинки[20].

В этом периоде различают 2 главных формы развития, а именно: простое развитие и метаморфоз[21].

Простое развитие — свойственно самым высшим животным — млекопитающим, птицам и рептилиям, хотя встречается и у некоторых беспозвоночных. У них детеныш отличается от взрослого животного лишь меньшею величиной и меньшим совершенством органов. Эмбриональное развитие, которое у них наиболее сложно, будет рассмотрено дальше в своем месте. У низших животных преобладает более сложная форма развития, так называемый метаморфоз. Сущность его заключается в том, что детеныши, развившиеся из яйца и вступившие уже в самостоятельную жизнь, очень сильно отличаются от взрослых особей не только меньшей степенью совершенства своих органов, но главным образом присутствием других специальных органов, которые с течением времени они теряют, превращаясь во взрослых животных. Метаморфоз является в животном царстве в самых разнообразных формах, преимущественно у беспозвоночных; из позвоночных метаморфоз входит в развитие только у амфибий и у некоторых рыб. Большинство беспозвоночных животных откладывает яйца слишком простого строения и очень незначительной величины. Вследствие ничтожности количества питательных материалов, заключенных в нем, эмбриональное развитие продолжается очень недолго, и молодое животное начинает самостоятельную жизнь гораздо раньше, чем успеет приобрести все органы, свойственные взрослой особи того же вида, которые нужны, чтобы не погибнуть в борьбе за существование. Поэтому личинка по выходе из яйца прежде всего приобретает такие органы, которые необходимы ей для пропитания, но впоследствии, когда они уже станут ей не нужны, теряет эти органы и заменяет новыми, превращаясь во взрослую особь.

В большинстве случаев личинка бывает менее совершенно организована, чем взрослое животное, и метаморфоз в таком случае называется прогрессивным; гораздо реже наблюдаются в природе случаи метаморфоза регрессивного, когда из более сложно устроенной личинки развивается взрослое животное с упрощенной организацией.

Примеры прогрессивного метаморфоза можно наблюдать в развитии каждого насекомого. Из маленьких, почти микроскопической величины, яичек развивается червеобразная личинка, называемая гусеницей. Она отличается от взрослого не только тем, что не имеет крыльев и тело ее не разделено на три резко отграниченные части: голову, грудь и брюшко, но самое главное — присутствием временных органов. У гусеницы имеются ложные ноги, прядильные железки и ядовитые волоски.

Прожив некоторое время в таком виде, причем размеры ее значительно увеличиваются, благодаря усиленному питанию, гусеница линяет, т. е. сбрасывает свою шкурку и превращается в куколку, и в этом новом состоянии совершенно не двигается и не принимает никакой пищи.

В состоянии куколки личинка лежит в каком-нибудь хорошо защищенном месте в течение некоторого времени; наконец, грубая, плотная оболочка разрывается, и появляется на свет взрослое животное, совершенно непохожее по наружному виду, а также и по внутреннему строению, на гусеницу и на куколку.[22]

Таким образом в метаморфозе обыкновенно различаются две промежуточные стадии между яйцом и взрослым животным, — это гусеница и куколка.

Однако есть животные, у которых метаморфоз еще усложняется тем, что личинка, прожив некоторое время в одном состоянии, приспособившись к определенным условиям жизни, линяет и совершенно изменяет не только свой наружный вид, но приобретает новые органы и является приспособленной к новым условиям существования. Такой вид метаморфоза называется гиперметаморфозом.[23] У других животных, наоборот, метаморфоз упрощается и число фаз его сокращается, как, напр., мы видим у морских звезд, которые развиваются прямо из личинки, происшедшей из яйца.

Регрессивный метаморфоз встречается в животном царстве гораздо реже, и исключительно у паразитных организмов. Неподвижный образ жизни, который они ведут, приросши к источнику готовой пищи, делает для них совершенно ненужными большинство органов. Между тем личинка, которая ведет свободный образ жизни, обладает многими органами, необходимыми ей для передвижения и для питания, но впоследствии, пристраиваясь паразитом на каком-нибудь животном или растении, утрачивает их, так как они сделались ей не нужными.

У некоторых низших животных наблюдается особая форма развития, которая называется перемежающимся размножением, или метагенезом.

Сущность метагенеза заключается в том, что личинка животного, достигнув известной степени развития, не превращается во взрослый организм, как это бывает при метаморфозе, а начинает размножаться делением, бесполым способом, причем получаются детеныши, сходные с материнским организмом. Через некоторое время эти детеныши достигают зрелого состояния и приступают к половому размножению; наконец, из оплодотворенных яиц, отложенных ими, развиваются новые личинки, которые снова повторяют весь сложный цикл развития. Таким образом, выходит, что в жизни одного и того же животного чередуются два поколения различного вида особей, которые размножаются то бесполым, то половым путем.

Наиболее известный пример перемежающегося размножения представляют гидромедузы акалефы. Во взрослом состоянии акалефа очень сходна с обыкновенною медузою (см. рис.). Из яичек, отложенных ею, развивается небольшая личинка, которая плавает в воде посредством многочисленных ресничек, расположенных на ее поверхности. После некоторого времени свободного плавания в море, личинка эта прирастает одним концом к какому-нибудь подводному предмету, теряет не нужные ей уже более реснички, несколько удлиняется; на верхнем конце ее образуется роговое отверстие, окруженное щупальцами. В таком состоянии личинка, называемая полипоидом, совершенно сходна с гидрой, но существенно отличается от нее тем, что никогда не достигает зрелости и размножается только бесполым путем. Само размножение заключается в почковании и делении. Последнее наиболее оригинально и изображено на прилагаемом рисунке. Все тело полипоида, рядом поперечных бороздок, все более углубляющихся, разделяется на несколько частей, представляющих некоторое подобие поставленных одна на другую множества тарелок. При дальнейшем развитии, частички эти разъединяются и каждая из них превращается во взрослую медузу, которая может уже откладывать яички.

[1]Одноклеточные организмы, размножающиеся делением, теоретически бессмертны.

[2]Многие исследователи полагают, что жизнь зародилась на морском мелководье, в так называемом первичном бульоне, в результате обычных физико-химических процессов, присущих неорганической материи. Вероятность возникновения сложных органических соединений особенно высока для атомов углерода вследствие их специфических особенностей, именно поэтому он и стал тем строительным материалом, из которого возникли самые сложные органические соединения.

Биологической эволюции предшествовала химическая эволюция, завершившаяся появлением живых существ. Химическая эволюция началась примерно 4,5 млрд лет назад и совпадает со временем формирования Земли. Первым этапом было возникновение элементов, которые стали образовывать химические соединения, потом появились органические соединения и их полимеры. Русский ученый А.И. Опарин создал теорию об образовании коацерватов — предшественников живых существ на Земле. Первичные организмы, появившиеся где-то в раннем архее, еще не подразделялись на животных и растений. Подразделение этих групп было закончено только в конце раннего архея. Появление фотосинтезирующих автотрофных организмов стало переломным моментом в истории жизни на Земле. С этого времени началось накопление свободного кислорода в атмосфере и стало резко увеличиваться общее количество органического вещества.

Первые животные и растения были микроскопическими одноклеточными существами. Шагом вперед было объединение их в колонии, однако прогресс стал возможен только после появления многоклеточных организмов. Это дало толчок бурному развитию жизни, организмы становились все более сложными и разнообразными.

 

[3]Бесполое размножение — это размножение без генетической рекомбинации.

Бесполое размножение среди животных широко распространено среди простейших, кишечнополостных, мшанок и оболочников.

[4]Деление встречается в основном у одноклеточных. Клетка при этом делится путем митоза.

 

К бесполому размножению часть ученых относит партеногенез — размножение с образованием неоплодотворенных яиц, другие ученые считают, что он относится к половому (однополому размножению).

 

[5]Фрагментация распространена в основном у мягкотелых форм (у моллюсков и членистоногих она не обнаружена). Фрагментация может означать либо простое разделение организма на две части, каждая из которых регенерирует недостающую, либо распад на множество частей, развивающихся впоследствии в целые организмы.

[6]Спорогонию сейчас относят к половому размножению, так как при этом сложном процессе происходит обмен генетическим материалом, ранее спорогония относилась к бесполому размножению.

[7]Копуляцию сейчас определяют как слияние половых клеток, гамет, в зиготу (от латинского копуляцио — соединение). То есть копуляция относится к половому размножению, ранее такой вид размножения считался бесполым.

[8]Конъюгацию инфузорий относят к половому процессу. Две особи обмениваются гаплоидными ядрами, которые затем сливаются, образуя диплоидное ядро, но уже с другим генотипом.

[9]Из геометрии известно, что объемы шаров относятся между собой, как кубы радиусов, а поверхности — как квадраты их. Следовательно, если радиус шарообразного организма увеличится, напр., вдвое, то поверхность увеличится в 4 раза, а объем — в то же время в 8 раз.

[10]Ранее сперматозоид называли живчиком.

[11]Главное отличие половых клеток от соматических, заключается в том, что половые клетки имеют гаплоидный набор хромосом (то есть у них хромосом в два раза меньше, чем во всех остальных клетках организма), после слияния двух половых клеток (оплодотворения) количество хромосом удваивается.

[12]Яйцеклетка — это половая клетка, которую производит женский организм. Яйцеклетка растет и в своей цитоплазме накапливает вещества, за счет которых будет существовать оплодотворенное яйцо на ранних стадиях развития. Развитие яйцеклетки, ее дробление начинается в подавляющем большинстве случаев после оплодотворения. Довольно редко происходит развитие взрослого животного из неоплодотворенного яйца — партеногенез. Он характерен для ряда вида насекомых (пчел, ос) и некоторых ящериц.

Тип развития оплодотворенного яйца зависит от количества желтка, который представляет собой запас питательных веществ. У большинства беспозвоночных и у низших хордовых яйца мелкие и в них сравнительно мало желтка. Яйца рыб, амфибий, рептилий и птиц содержат много желтка, обычно в форме крупных гранул. В яйцах амфибий желток составляет около 45 % по массе, а в яйцах птиц, рептилий и костных рыб — до 90 % и более.

 

[13]Масса одного яйца африканского страуса- 2 килограмма.

[14]Дело даже не столько в размере животного сколько в том, какое количество потомства выживет и доживет до половозрелости. Большей плодовитостью обладают животные, которые не заботятся о своем потомстве. Много детенышей у них гибнет и, чтобы обеспечить существование вида, необходимо большое количество потомков.

Морские звезды обычно производят огромное количество яиц — до 200 миллионов. Ученые наблюдали, как одна морская звезда за 2 часа выпустила в воду 2,5 миллиона яиц!

Одна из самых плодовитых рыб — луна-рыба. Одна самка выметывает до 300 миллионов икринок. И неудивительно — мало кто из малышей доживает до того возраста, когда сам становится способен принести потомство.

 

[15]Сперматозоиды разных видов животных сильно различаются между собой. Почти все они имеют хвостик, но его величина и форма и особенности строения головки и шейки очень разнообразны. У некоторых животных, например у паразитического круглого червя аскариды, сперматозоиды не имеют хвостов и перемещаются при помощи амебоидных движений. У крабов и раков сперматозоиды необычные — у них нет хвоста, но на головке имеется три остроконечных выроста, которые прикрепляются к поверхности яйца и прочно удерживают сперматозоид. Шейка у такого сперматозоида раскручивается подобно пружине и проталкивает его в цитоплазму яйца.

[16]Полость гаструлы называется первичной кишкой. Наружный слой двойной стенки гаструлы представляет собой эктодерму, из которой впоследствии образуются кожа и нервная система, внутренний слой в основном состоит из клеток будущей энтодермы, из которой образуются пищеварительная система и органы, закладывающиеся в виде ее выростов — печень, поджелудочная железа и легкие, из внутреннего слоя образуются также зачаток хорды и мезодерма, из которой развиваются все остальные органы тела.

[17]Volvox относится к подклассу растительные жгутиконосцы или фитомастигины (Phytomastigina). Вольвоксы образуют крупные шаровидные колонии, строение которых достигает большой сложности. Основная масса колонии состоит из студенистого вещества, которое образуется в результате ослизнения клеточных оболочек. Отдельные клетки колонии располагаются в самом периферическом слое. В колонии вольвоксов отдельные клетки не вполне изолированы друг от друга, они связаны между собой тончайшими цитоплазматическими мостиками. Движение вольвокса осуществляется благодаря совместному движению жгутиков. Хотя колония шаровидна, она обладает некоей полярной дифференцировкой, которая выражается в том, что глазки на одном полюсе развиты сильнее, чем на другом. Движение вольвокса тоже оказывается ориентированным: он плывет вперед тем полюсом, на котором сильнее развиты глазки.

Большинство клеток колонии вольвокса неспособны делиться. Этим свойством обладают только очень немногие особи. Число их в колонии чаще всего от 4 до 10. Дочерние колонии развиваются внутри материнской в результате деления этих клеток.

 

[18]У медоносной пчелы самец осеменяет самку всего один раз в жизни — во время «брачного полета».

У многих видов, у которых в природе не бывает партеногенеза, можно искусственно побуждать яйца к развитию без оплодотворения, изменяя температуру, рН, соленость окружающей воды, а также путем химической или механической стимуляции (яйцо лягушки, например, можно стимулировать, уколов его тонкой иглой).

 

[19]У челюстноротых (все позвоночные, кроме миног и миксин) часто один пол обладает рудиментами структур, характерных для другого пола. У них в ходе эмбрионального развития некоторое время существует индифферентная стадия, на которой гонады и их протоки развиваются. не приобретая каких-либо признаков, указывающих на то, какого пола будет данная особь. У будущих представителей обоих полов иногда в значительной степени дифференцируются системы протоков и самца и самки. В конце концов гонады приобретают специфику семенников или яичников, после этого продолжают развиваться только те протоки, которые соответствуют данному полу. Образования противоположного пола могут рассосаться, но иногда лишь останавливаются в росте и сохраняются у взрослых особей в качестве рудиментов.

У мальков представителей четырех морских семейств костистых рыб в одной и той же гонаде формируются и яйцеклетки и сперматозоиды, из всех позвоночных только у этих видов известны размножающиеся гермафродиты.

У самцов серой жабы кроме семенника наблюдается похожее на яичник образование — биддеров орган.

[20]У некоторых животных эмбриональный период развития проходит очень скоро, и молодое существо, появляясь на свет из яйцевых оболочек, весьма сильно отличается от взрослого, так что по необходимости должно подвергнуться в личиночном состоянии очень значительным изменениям.

[21]Метаморфоз — процесс превращения ювенильных (личинок или нимф) фаз развития во взрослое животное, сопровождающийся анатомо-морфологической и физиологической перестройкой развивающегося организма.

[22]Во время превращения гусеницы в куколку, у нее исчезают все внутренние органы, все превращаются в студенистую массу, происходит явление, похожее на бесшумный взрыв. За время существования куколки под ее шкуркой формируется новое существо (новые мышцы, дыхательный аппарат, кишечник и все остальные органы). Все формируется из коллоидообразной массы.

[23]Гиперметаморфозом называется усложненный метаморфоз, который характеризуется наличием нескольких личиночных стадий или возрастов (до 6), отличающихся друг от друга и морфологически и биологически (то есть и по строению и по образу жизни).

 


Страница 5 из 7

Статистика.





Рейтинг@Mail.ru