Рост организмов

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Роща прибрежных секвой

Рост органи́змов — фундаментальный биологический процесс увеличения массы и объёма живого организма или его отдельных компонентов, который осуществляется благодаря трём основным факторам: пролиферации клеток (увеличению их количества), гипертрофии (возрастанию массы самих клеток) и развитию внеклеточных структур[1]. Этот процесс играет ключевую роль в определении развития, формы и функциональных характеристик всех живых организмов. Процессы роста могут проявляться как в виде простого увеличения размеров, так и включать в себя сложные морфогенетические преобразования, такие как дифференциация клеток, перестройки тканей и адаптация к изменяющимся внешним условиям[2].

Этот биологический процесс возникает как следствие, когда в метаболизме организма синтетические реакции анаболизма начинают преобладать над разрушительными процессами катаболизма[1].

Классификация типов роста[править]

Изменение массы[править]

Изменение массы тела может происходить за счёт накопления или уменьшения веществ. Это может включать в себя следующие процессы[2]:

  • Изменение плотности: увеличение или уменьшение плотности тканей. Например, накопление жира или мышечной массы может изменить плотность тканей.
  • Изменение объёма: увеличение или уменьшение объёма тканей. Например, рост костей или мышц может увеличить объём тела.
  • Комбинированные изменения: одновременное изменение как плотности, так и объёма. Например, при росте мышечной массы может увеличиваться как объём, так и плотность мышц.

Реконструкция материалов[править]

Реконструкция материалов включает изменения физических свойств тканей без влияния на общую массу. Примеры таких процессов[2]:

  • Старение тканей: с возрастом ткани могут становиться более жёсткими или, наоборот, размягчаться. Это связано с изменением структуры коллагена и других компонентов соединительной ткани.
  • Изменение эластичности: ткани могут становиться более или менее эластичными в зависимости от возраста и состояния здоровья.

Морфологические изменения[править]

Морфологические изменения включают глобальную трансформацию формы и структуры тканей и органов. Это может быть связано со следующими процессами[2]:

  • Клеточная пролиферация: увеличение числа клеток в тканях. Например, при заживлении раны происходит активная пролиферация клеток для восстановления повреждённых тканей.
  • Клеточная дифференцировка: превращение клеток одного типа в клетки другого типа. Например, стволовые клетки могут дифференцироваться в специализированные клетки различных тканей и органов.
  • Органогенез: формирование новых органов или структур в процессе развития организма. Например, формирование конечностей у эмбриона.

Эти процессы имеют решающее значение для роста и развития организма, а также для его приспособления к разнообразным условиям окружающей среды.

Механизмы роста[править]

Различают три основных механизма роста[2]:

  1. Апикальный рост (рост на концах): Такой тип роста характерен для некоторых видов микроорганизмов и растений, грибов, корней волос и пыльцевых трубок. Новый материал добавляется и преобразуется в узкой области на конце структуры.
  2. Аккретивный (поверхностный или аппозиционный) рост: Включает в себя добавление новых слоёв материала на поверхность уже существующей структуры. Этот вид роста наблюдается при образовании твёрдых тканей, таких как зубы, раковины моллюсков, рога и кораллы. Кроме того, он проявляется в процессах изменения плотности костной ткани.
  3. Интерстициальный (объёмный) рост: В этом случае увеличение объёма происходит во внутренних частях ткани. Данный тип роста присущ развитию артерий, мышечной ткани, опухолевых образований и сердечной мышцы. Он может быть обусловлен такими явлениями, как гиперплазия, гипертрофия и неопластическая трансформация (превращение нормальных клеток в опухолевые).

Рост животных[править]

В процессе индивидуального развития животных (онтогенеза), рост тесно связан с качественными изменениями, такими как дифференцировка клеток и тканей. Эти процессы часто происходят асинхронно, но не противоречат друг другу. Основными показателями роста являются изменения массы тела (весовой рост) или линейных параметров организма или его органов (линейный рост)[1].

Возрастные особенности[править]

У каждой группы животных есть возрастные особенности роста[1]:

Ритмичность роста[править]

Ритмичность роста проявляется в[1]:

Сезонные циклы[править]

Кольца на раковине моллюска (гребешок черноморский)

В природе существуют различные механизмы роста, позволяющие живым организмам адаптироваться к изменениям окружающей среды. Одним из таких механизмов является формирование годичных колец, которые отражают сезонные изменения в росте и развитии[3]. У рыб, например, годичные кольца на чешуе или отолитах могут служить индикатором сезонных изменений в скорости роста[4]. У млекопитающих, таких как олени, слоистые структуры в зубах или рогах могут формироваться в зависимости от доступности корма в разные сезоны[5]. У птиц кольца на перьях могут быть связаны с периодами линьки и сезонной активностью[6].

Суточные колебания[править]

Ещё одним примером адаптации к изменениям окружающей среды являются суточные колебания в биологических процессах. У грызунов, например, пик митоза в эпителии кишечника приходится на ночное время, что может быть связано с суточной активностью пищеварения[7]. У насекомых, таких как комары, личинки могут увеличиваться в размерах преимущественно в тёмное время суток, синхронизируя свой рост с периодами низкой активности хищников[8]. У кораллов ночное увеличение полипов может быть связано с активным питанием планктоном[9].

Необычные паттерны (схемы)[править]

Некоторые виды живых организмов демонстрируют уникальные паттерны (схемы) роста и развития. Например, у морских моллюсков, таких как Mytilus edulis, наблюдаются 15-дневные циклы роста раковины, которые совпадают с сизигийными приливами[10]. У краба-привидения (Ocypode) рост усиливается в периоды отливов, когда особи активно роют норы и питаются[11]. У ланцетников (Branchiostoma) ритмы роста синхронизированы с лунными циклами, что может влиять на размножение и доступность пищи[12].

Временные границы[править]

Годичные кольца на чешуе кеты
  • Сутки: Колебания клеточной активности (грызуны)[7].
  • Месяц: Лунные циклы у морских видов (ланцетники)[12].
  • Сезон: Годичные кольца у рыб и млекопитающих[4][5].
  • Многолетние циклы: У китовых акул рост может замедляться в периоды низкой продуктивности океана[13].

Биологические ритмы интегрированы в экологические и астрономические циклы, регулируя рост в разных временных рамках[1].

Факторы регуляции[править]

Генетические факторы[править]

Полигенные системы, включающие множество различных генов, играют ключевую роль в контроле общего роста организма. Эти сложные генетические комплексы обеспечивают нормальный рост и развитие, но мутации отдельных генов могут приводить к различным аномалиям, таким как карликовость или укорочение конечностей[1].

Внешние факторы[править]

На процесс роста также оказывают влияние внешние условия окружающей среды. Среди них можно выделить следующие аспекты[1]:

  • Доступность ресурсов: недостаток питательных веществ может замедлить рост.
  • Температура: экстремальные температуры могут негативно сказываться на росте.
  • Солёность и влажность: изменения этих параметров также способны влиять на темпы развития организмов.
  • Плотность популяции: высокая плотность может ограничивать доступ к ресурсам и, соответственно, снижать скорость роста.

Кратковременные неблагоприятные воздействия внешней среды могут временно затормозить рост, но после устранения негативных факторов нередко происходит компенсаторное ускорение роста[1].

Эндокринная регуляция у позвоночных[править]

У позвоночных животных эндокринная система регулирует процессы роста и метаболизма через выработку гормонов железами: гипофизом, щитовидной железой, тимусом и половыми железами. Гормоны гипофиза контролируют многие функции, в том числе и другие железы; щитовидная железа влияет на обмен веществ и рост, тимус — на иммунную систему, а половые железы — на развитие вторичных половых признаков и метаболизм. Гормоны обеспечивают баланс между ростом и разрушением тканей[1].

Рост растений[править]

Прорастание семени

Рост у растений представляет собой необратимое увеличение размеров и массы тела, обусловленное новообразованием структурных элементов организма. Характер роста определяется совокупностью процессов обмена веществ, происходящих в растении. Рост в целом складывается из роста клеток, тканей и органов[14].

Этапы роста растений[править]

Рост растений можно разделить на три основных этапа[15]:

  1. Эмбриональный этап. Включает деление клеток и новообразование специфических компонентов протоплазмы. Этот этап происходит в начале развития растения.
  2. Этап растяжения. Увеличение размеров клеток в длину и утолщение клеточных стенок. На этом этапе клетки начинают активно поглощать воду, что приводит к их удлинению.
  3. Этап дифференцировки. Образование специализированных клеток и тканей из меристемы. Дифференциация может происходить как во время растяжения, так и после его завершения.

Меристемы[править]

Меристемы — это зоны активного клеточного деления в растениях. Они обеспечивают рост растения на протяжении всей его жизни. Меристемы могут быть[14]:

  • Апикальные меристемы: Находятся на верхушках стеблей и корней и обеспечивают их рост в длину[16].
  • Интеркалярные меристемы: Находятся между уже сформированными частями растения и обеспечивают рост в длину, например, у основания междоузлий у злаков.
  • Базальные меристемы: Находятся у основания листьев и обеспечивают их рост[14].

Дифференциация клеток[править]

Дифференциация клеток — это процесс, при котором клетки приобретают специализированные функции и становятся частью различных тканей. Этот процесс может происходить как во время растяжения, так и после его завершения[14].

Регуляция роста[править]

Рост растений регулируется различными факторами[14]:

  • Метаболиты: Вещества, участвующие в обмене веществ, которые могут влиять на рост растений.
  • Фитогормоны: Гормоны, регулирующие рост и развитие растений. Примеры фитогормонов включают ауксины, цитокинины, гиббереллины и другие.
  • Внешние факторы: Условия окружающей среды, такие как температура, свет, влажность и другие, также влияют на рост растений.

Ритмичность роста[править]

Рост растений представляет собой динамический процесс, характеризующийся ритмичностью, которая проявляется в разнообразных типах ритмов. Некоторые из этих ритмов зависят от внешних условий, таких как сезонные колебания температуры, освещённости и влажности, и оказывают значительное влияние на темпы роста растений[14].

Другие ритмы являются эндогенными, то есть контролируются внутренними биологическими часами растения и не зависят от внешних условий. Эти ритмы обусловлены генетической программой организма и могут включать суточные циклы активности ферментов и гормональных процессов, влияющих на рост и развитие растения[14].

Ритмы роста растений представляет собой сложную комбинацию внешних воздействий и внутренних биологических механизмов, что позволяет им адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды и эффективно использовать ресурсы для своего развития[14].

Целостность растения[править]

Целостность растения — это общебиологическое свойство, которое определяется взаимодействием между его частями. Нарушение целостности, например, удаление органов, может привести к замедлению роста остальных частей растения. Эксперименты по удалению листьев у табака (Nicotiana tabacum) показали, что после этого замедляется рост корней[17].

Движение растений[править]

Фототропизм

Процессы роста являются основой для различных типов движений у растений, включая такие явления, как тропизмы и настии. Тропизмы представляют собой направленные движения частей растения в ответ на различные внешние стимулы, например, свет (фототропизм), гравитацию (геотропизм) или воду (гидротропизм). В свою очередь, настии — это ненаправленные движения, которые также вызываются внешними факторами, такими как изменения температуры или освещённости[14].

Эти процессы роста и связанные с ними движения играют важную роль в жизни растений, помогая им адаптироваться к условиям окружающей среды и обеспечивать оптимальное развитие. Например, благодаря фототропизму растение может направлять свои листья и стебли к источнику света, что способствует более эффективному фотосинтезу[14].

Рост грибов[править]

Мицелий вёшенки (Pleurotus ostreatus) в чашке Петри на кофейной гуще

Грибы представляют собой отдельное царство живых организмов, сочетающих в себе признаки растений и животных. Их вегетативное тело — мицелий, или грибница, — является основой их роста и развития. Мицелий состоит из ветвящихся нитей, называемых гифами, которые могут быть как клеточными (септированными), так и неклеточными[18].

Мицелий[править]

Мицелий большинства грибов представляет собой систему ветвящихся гиф диаметром несколько микрометров. Основой роста грибов является мицелий — сеть разветвлённых нитей (гиф), которые проникают в субстрат. Рост мицелия осуществляется за счёт верхушечного роста и бокового ветвления. Мицелий преимущественно клеточный, разделённый перегородками (септами) на отдельные клетки, каждая из которых может содержать одно или несколько ядер. Однако у некоторых грибов, таких как зигомицеты, мицелий неклеточный и представлен одной гигантской многоядерной клеткой[18].

Строение мицелия[править]

В зависимости от своего строения, мицелий может быть представлен различными типами[19]:

  1. Плёнки — это плоские сплетения нитей, которые отличаются по длине, толщине и оттенку. Гифы в месте крепления к почве сужаются.
  2. Шнуры — это сросшиеся гифы с разветвлениями, которые могут быть как короткими, так и длинными.
  3. Ризоморфы — это плотные и толстые шнуры, длина которых может достигать до 5 метров. Они сформированы из тёмных гиф и светлых сплетений.
  4. Ризоктонии — это тонкие и воздушные нити, основная функция которых — распространение грибницы и прикрепление к субстрату.
  5. Склероции — это плотные скопления нитей, содержащие множество нитевидных разветвлений. Они образуются преимущественно в период спорообразования и помогают грибам выживать в неблагоприятных условиях.
  6. Стромы — это плоские структуры с полутвёрдой консистенцией, которые соединяются с тканями вида-хозяина. Они типичны для паразитирующих видов.
  7. Плодовые тела — это структуры, которые играют активную роль в процессе спороношения. Они могут быть визуально представлены в виде белёсого налёта, пушистых нитей, полупрозрачной плёнки или плотного образования, состоящего из переплетённых гиф, которые могут иметь шляпку или быть без неё.

Процесс роста[править]

Рост грибов происходит за счёт деления и удлинения клеток гиф. Этот процесс называется гифальным ростом. В благоприятных условиях грибы могут расти очень быстро. Например, некоторые виды могут удлинять свои гифы на несколько сантиметров в день. Рост мицелия происходит равномерно по всей его поверхности, что позволяет грибам быстро захватывать новые территории[19].

Факторы, влияющие на рост:

Микроскопическое изображение аспергиллёза
  1. Температура: Большинство грибов предпочитают умеренные температуры (20-30 °C). Экстремальные температуры (ниже 5 °C или выше 35 °C) замедляют или останавливают рост[20].
  2. Влажность: Высокая влажность (более 70 %) критически важна для роста гиф, так как вода необходима для осмотического поглощения питательных веществ. Экспериментальные данные подтверждают, что при влажности ниже 60 % рост мицелия прекращается из-за дегидратации клеток[21].
  3. Питательные вещества: Наличие органических веществ в субстрате является ключевым фактором для роста грибов[19].
  4. Кислотность среды (pH): Разные виды грибов предпочитают разные уровни кислотности. Например, Aspergillus растёт в кислой среде (pH 4-6), а Penicillium — в нейтральной (pH 6-7)[22].

Ритмичность роста грибов[править]

Ритмичность роста грибов представляет собой сложное явление, обусловленное как внешними факторами окружающей среды, так и внутренними биологическими процессами[23].

Факторы окружающей среды[править]

Изменения в окружающей среде значительно влияют на темпы роста грибов[23]:

  • Температура. Большинство грибов чувствительны к колебаниям температуры. Например, после тёплого периода часто происходит стимулирование плодоношения
  • Влажность. Высокая влажность является критическим условием для роста грибов. Дождливые периоды или искусственное увлажнение субстрата запускают активный рост мицелия и образование плодовых тел.
  • Свет. Некоторые виды грибов реагируют на световые циклы. Например, чередование света и темноты может регулировать процесс споруляции или плодоношения.
  • Сезонность. Многие грибы имеют чёткую сезонную ритмичность, связанную с климатическими изменениями.

Эндогенные (внутренние) ритмы[править]

Темпы роста мицелия зависят от внутренних ритмов[23]:

  • Биологические часы. У некоторых грибов обнаружены циркадные ритмы, регулирующие метаболизм и рост.
  • Фазы роста. Мицелий может чередовать фазы активного роста и покоя, что связано с накоплением ресурсов и их расходованием на формирование плодовых тел.

Субстрат и питание[править]

Возможность роста грибницы зависит от наличия питательных веществ в субстрате[23]:

  • Вёшенка
    Доступность питательных веществ. Исчерпание субстрата может замедлить рост, пока мицелий не адаптируется или не перейдёт к плодоношению.
  • Конкуренция. В природе грибы часто растут «волнами», чтобы избежать конкуренции с другими организмами за ресурсы.

Примеры ритмичности[23]:

  • Вёшенки (Pleurotus spp.). В культивации плодоносят «волнами» каждые 1-2 недели при соблюдении режима влажности и температуры.
  • Шампиньоны (Agaricus bisporus). Формируют плодовые тела циклично, часто после провокационных мероприятий.
  • Дикорастущие грибы. Лисички активно растут после дождей в конце лета, а сморчки — ранней весной при прогреве почвы.

Примечания[править]

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 «Рост».
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Goriely A. Basic Aspects of Growth англ.. OCIAM. Проверено 2 февраля 2025.
  3. ↑ Гусев Н. Н. Годичные кольца. БРЭ. Проверено 2 февраля 2025.
  4. ↑ 4,0 4,1 Как определить возраст рыбы. Всё о рыбалке. Проверено 2 февраля 2025.
  5. ↑ 5,0 5,1 Klevezal G. A. Recording Structures of Mammals. Determination of Age and Reconstruction of Life History. — Oxfordshire: A. A. Balkema, 1996. — ISBN 9780203741146.
  6. ↑ Войткевич А. А. Перо птицы. — М: Издательство академии наук СССР, 1962. — С. 27—28.
  7. ↑ 7,0 7,1 Zagorodnyuk V. P., Spencer N. J. Circadian rhythms in colonic function. Frontiers (2023-08-30). Проверено 2 февраля 2025.
  8. ↑ «Differential behavioral responses to water-borne cues to predation in two container-dwelling mosquitoes». ISSN 0013-8746.
  9. ↑ «Heterotrophy in Tropical Scleractinian Corals». ISSN 0006-3231.
  10. ↑ «Tidal growth increments in the shell of the common mussel Mytilus edulis». ISSN 0025-3154.
  11. ↑ «Lunar and tidal rhythms in the activity and feeding behavior of the ghost crab Ocypode quadrata». ISSN 0022-0981.
  12. ↑ 12,0 12,1 «Lunar phase-dependent expression of cryptochrome and a photoperiodic mechanism for lunar phase-recognition in a reef fish, Branchiostoma belcheri.». ISSN 0289-0003.
  13. ↑ «Does the timing of ENSO events influence the growth of whale sharks?». ISSN 0171-8630.
  14. ↑ 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 14,8 14,9 «Рост».
  15. ↑ Taiz L., Zeiger E., Møller I. M., Murphy A. Plant Physiology and Development (6th ed.). — Sunderland: Sinauer Associates, 2014. — ISBN 978-1-60535-255-8.
  16. ↑ «Twenty years on: The inner workings of the shoot apical meristem, a developmental dynamo». ISSN 0012-1606.
  17. ↑ «ntegrative Plant Physiology: The Whole and Its Parts». ISSN 0305-7364.
  18. ↑ 18,0 18,1 Гарибова Л. В. Грибы. БРЭ (2016). Проверено 3 февраля 2025.
  19. ↑ 19,0 19,1 19,2 Жаров А. В. Что такое мицелий грибов. GreeLife (2024-02-15). Проверено 3 февраля 2025.
  20. ↑ Carlile M. J., Watkinson S. C., Gooday G. W. The Fungi. — San Diego: Academic Press, 2001. — ISBN 0127384456.
  21. ↑ Moore D., Robson, G. D., Trinci, A. P. J. 21st Century Guidebook to Fungi. — Manchester: University of Manchester, 2011. — ISBN 9781108745680.
  22. ↑ Dix N.J., Webster J. Fungal Ecology. — London: Chapman & Hall., 1995. — ISBN 9780412229602.
  23. ↑ 23,0 23,1 23,2 23,3 23,4 Sarah C. W., Lynne B., Nicholas M. The Fungi. — London: Academic Press, 2015. — ISBN 978-0123820341.


Знание.Вики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Рост организмов», расположенная по следующим адресам:

—«https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Рост_организмов»
—«https://znanierussia.ru/articles/Рост_организмов»

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Рост_организмов&oldid=2426296