Онтогенез как смена возрастных состояний.

Начальным этапом онтогенеза является оплодотворение яйцеклетки и образование зиготы (у одноклеточных – деление материнской особи, а у вегетативного размножающегося организма – начало самостоятельной жизни). Именно этот момент – начало жизни новой особи. В том числе – у млекопитающих, и, соответственно, у человека.

Слайд Внешняя среда обитания родителей определяет уровень их жизнедеятельности и устанавливает самых первый в жизни потомства барьер, переход через который в дальнейшем весьма и весьма проблематичен.

Если родительские особи, например, хорошего сорта пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.) произрастали в условиях оптимального агрофона и почвенно-климатических условий – то они формируют высококачественные семена. Если родительские особи какого-либо вида рыб обитали в водоеме с благоприятными физико-химическими свойствами и пищевым режимом – оплодотворенная икра дает активных, более конкурентно способных мальков («от плохого семени не жди хорошего племени»). И наоборот.

Развитие особей после образования зиготы идет у представителей разных таксонов разными путями.

Онтогенез растений можно рассмотреть на примере многолетних, которые проходят в своем развитии ряд возрастных состояний:

1. Проросток (р). Особь имеет смешанный тип питания – за счет запасов питательных веществ семян и веществ, поступающих через собственную корневую систему.

2. Ювенильные растения (j). Питание самостоятельное, растение недифференцировано.

3. Имматурные растения (im). Активно формируется листовой аппарат.

4. Виргинальные растения (V). Формируется типичная для вида жизненная форма, мощный листовой аппарат.

5. Молоды генеративные растения (gi). Коренное изменение физиологии и морфологии, приводящее к образованию генеративных органов и началу размножения.

6. Средневозрастные генеративные растения (g2). Пик развития вегетативной массы, активное плодоношение, максимальное использование ресурсов среды, наибольшая конкурентная способность особей.

7. Старые генеративные растения (g3). Процесс плодообразования снижен, вегетативная масса уменьшается, идут процессы отмирания.

8. Субсенильные или старые вегетативные растения (SS). Плодоношение прекращено, морфологическая структура растения упрощена, активно идут процессы отмирания.

9. Сенильные растения (S). Слабовегетирующие, отмирающие растения или их части.

В природных условиях в ценопопуляции растений могут быть представлены все возрастные состояния. Возрастной спектр искусственных ценозов сужен, как правило, до 2-3 состояний.

Переход из одного возрастного состояния в другое осуществляется при определенном наборе количественных изменений (переход количественных изменений в качественные). Продолжительность этапов онтогенеза и большой жизненный цикл (полный онтогенез) как и все признаки особи обусловлены генотипом и условиями среды. Т.е. календарный возраст особи не всегда соответствует физиологическому.

Каждая особь идет своим путем онтогенеза, отличающимся различной скоростью прохождения его этапов, возможным выпадением отдельных возрастных состояний, наступлением вторичного покоя и т.п.

Особь может пройти все этапы онтогенеза вплоть до S, может «проскочить» через какой-либо этап или этапы, может погибнуть в любом месте онтогенеза.

В популяции, занимающей более или менее однородное местообитание, это будет обусловлено ее генотипом, конкуренцией рядом расположенных особей и их количеством в пределах жизненного пространства данной особи, факторами внешней среды, в т.ч. уровнем антропической нагрузки.

В любом случае в стабильной популяции количество особей разных возрастов различно. На ниже приведенном рисунке на примере лугового злака ежи сборной Dactylis glomerata K, показано типичное соотношение особей разных возрастов в популяции.

Возрастная группа

Из внешних условий наибольшее влияние на растения оказывает температура и продолжительность дня. Например, при температуре воздуха 20/150 С (в числителе – днем, в знаменателе – ночью) продолжительность развития озимой пшеницы от заложения цветков в зачаточном соцветии до цветения – 40 дней, а при температуре 15/150 С – 61 день.

Условия среды на каждом конкретном этапе онтогенеза не только меняют скорость его прохождения, но и определяют жизненность особей в последующие периоды. Так, погодно-климатические условия для озимой пшеницы (в онтогенезе которой выделяют 12 этапов органогенеза) в период «конец кущения – начало выхода в трубку» (III – IV этап органогенеза) определяют количество формирующихся в колосе колосков, а значит и количество будущих зерновок. Если в этот момент не хватает влаги и питательных веществ, колосков формируется мало. Никакие поливы и подкормки в дальнейшем не увеличат количество зерновок (Х этап органогенеза).

Потребности всех видов живых существ в факторах среды в разные фазы онтогенеза весьма различны. Например, Тopt для прорастания семян капусты 25-27оС, а Тopt для роста 18-22 оС, для формирования кочана – 15-18оС.

Указанные выше особенности прохождения фаз онтогенеза и влияние на них внешних условий характерны не только для растений, но и для других видов живых существ, в т.ч. для животных.

В онтогенезе животных выделяют два периода: эмбриональный и постэмбриональный. Эмбриональное, или зародышевое, развитие охватывает промежуток времени от первого деления зиготы до выхода из яйца или рождения молодой особи у животных.

В эмбриональном периоде у большинства многоклеточных организмов независимо от сложности их организации зародыши проходят три одинаковые стадии, что говорит об общности происхождения.

В постэмбриональном, или послезародышевом, периоде осуществляются формообразовательные процессы, определяемые прежде всего генотипом организма, а также факторами внешней среды.

Эмбриональный (пренатальный) период онтогенеза – от зиготы до рождения (выхода из яйцевых оболочек). Организм находится под защитой яйцевых оболочек или организма матери, не способен самостоятельно выполнять большинство жизненных функций (питание, газообмен, выделение).