Ріст і розвиток живих організмів

Ріст – це збільшення розмірів організму за рахунок збільшення числа і маси клітин, а також різних неклітинних утворень. Ріст супроводжується спеціалізацією клітин, формуванням тканин, органів і систем органів.

Процес розвитку організму з моменту зародження до кінця життя називається онтогенезом. Цьому процесу властиві кількісні і якісні перетворення, інтенсивність і характер яких пов’язані з певними періодами розвитку.

Види онтогенезу

У різних живих організмів онтогенез протікає по-різному. Для рослин особливістю онтогенезу є постійне зростання організму, який триває протягом усього життя. Ритми зростання залежать як від зовнішнього середовища, так і від внутрішніх чинників, закріплених генетично в процесі еволюції.

У деяких рослин процес зростання переривається періодами спокою, пов’язаними з настанням зими. Для онтогенезу багатьох комах характерний період личиночного розвитку. У яйцекладущих тварин частина онтогенезу проходить в яйці. Ряду тварин і людині властиво внутрішньоутробний розвиток зародка (ембріона).

Розвитку багатоклітинних тварин передує утворення гамет (яйцеклітин і сперматозоїдів) в організмах батьківських особин. Після їх злиття починається дивовижний процес розвитку зиготи – ембріогенез. Спочатку запліднена яйцеклітина дробиться (багаторазово ділиться, що не збільшуючись в розмірах), і утворюється порожню кульку (бластула). Потім частина стінки бластули втягується всередину і утворюється мішечок з подвійними стінками (гаструла). Його порожнину стає надалі порожниною травного тракту, а стінки гаструли формують зародкові листки: зовнішній – ектодерму, внутрішній – ендодерму.

Потім у зародків всіх тварин, що стоять за своїм розвитком вище губок і кишковопорожнинних, різними способами між двома зародковими листками закладається третій – мезодерма. Тепер все готово для процесу утворення органів. З ектодерми розвинеться епітелій шкіри і його похідні (шкірні залози, луска, пір’я, волосся і т. Д.), Початок і кінець травного тракту з залозами, нервова система і органи чуття; з ентодерми – епітелій середньої кишки, органи травлення, легені, зябра; з мезодерми – скелет, м’язи, кровоносна і видільна система, хорда.

У більшості багатоклітинних тварин розвиток зародка проходить одні й ті ж стадії. Багато важливі процеси, з яких складається зародковий розвиток, поки недостатньо вивчені, а способи їх регуляції невідомі. Тому питання про те, як і чому в певний час в певному місці організму, що розвивається відбувається певна подія, залишається одним з центральних в біології.

Карл Максимович Бер (1792-1876) – професор, засновник науки порівняльної ембріології. Йому належить ряд видатних відкриттів. Він першим довів наявність яйцеклітин у ссавців тварин і людини, обгрунтував теорію зародкових листків, які є зачатками майбутніх органів. Бер одним з перших звернув увагу, що в індивідуальному розвитку (онтогенезі) повторюється історія походження виду (філогенез), і сформулював біогенетичний закон, одне з положень якого говорить: «На ранній стадії розвитку тварини бувають схожі з аналогічними стадіями розвитку (але не дорослими особинами ) більш примітивних форм ».

Подальший розвиток

Після вилуплення з яйця або пологів починається постембріональний період розвитку організму, що триває все життя і закінчується смертю. Постембріональний онтогенез людини ділиться на вікові періоди, кожен з яких характеризується різними змінами в організмі. Найбільш вразливі, критичні періоди онтогенезу – період статевого дозрівання і період згасання статевої функції.

У деяких груп тварин новонароджені особини нагадують зменшені копії дорослих. Такий розвиток називають прямим. У тварин з личинкової стадією розвитку (багато видів комах, земноводних) личинки несхожі на дорослих, і їх індивідуальний розвиток включає метаморфоз (перетворення), після якого вони набувають «дорослий» вигляд.

23.7: Підлітковий вік та статеве дозрівання

Серфінг підлітків на малюнку \(\PageIndex<1>\) спокуслива доля, намагаючись серфінгу якомога ближче один до одного, як вони можуть. Зіткнення з іншими серферами або дошками для серфінгу викликають найбільшу кількість травм, пов’язаних з серфінгом. Серфінг досить ризикований, не роблячи його більш небезпечним, виконуючи такі трюки. Прийом непотрібних ризиків зазвичай вважається відмітною ознакою підліткового віку. Малюнок \(\PageIndex<1>\) : Серфінг підлітків

Визначення підліткового віку

Підлітковий вік – це період переходу між дитинством і дорослим життям. Як правило, вважається, що починається з статевого дозрівання, під час якого відбувається статеве дозрівання, і підлітки переживають ривок у зростанні. Однак у багатьох дітей статеве дозрівання насправді починається на стадії, яка називається допідлітковим віком, яка охоплює вік від 11 до 12 років. Статеве дозрівання може початися до підліткового віку, але зазвичай воно триває протягом декількох років, а в підліткову стадію, яка закінчується в пізніх підлітків. Окрім фізичних змін статевого дозрівання, підлітковий вік також є часом значних когнітивних та психосоціальних змін. Багато з цих змін тривають до кінця підліткового віку після того, як більшість фізичних змін статевого дозрівання вже відбулися.

Статеве дозрівання

Статеве дозрівання – це період, протягом якого люди стають статевозрілими. Крім дозрівання первинних статевих органів (тих, хто бере участь безпосередньо в розмноженні), вторинні статеві ознаки також виникають в період статевого дозрівання. Підлітки з високим рівнем тестостерону в крові розвивають чоловічі риси (наприклад, волосся на обличчі), а підлітки з великою кількістю естрогену в крові розвивають жіночі риси (наприклад, груди). Крім того, існує період швидкого росту тіла під час статевого дозрівання, що призводить до статевого диморфізму в розмірі, складі та формі тіла дорослої людини. Коли настає статеве дозрівання? Терміни статевого дозрівання частково залежать від біологічної статі, причому статеве дозрівання зазвичай відбувається раніше жіночої статі, ніж чоловіча стать. Крім біологічного сексу, на терміни статевого дозрівання впливають генетичні та екологічні фактори. Хоча існує значна індивідуальна різниця у віці початку, тривалості та темпі фізичних змін статевого дозрівання, послідовність цих змін є відносно послідовною серед людей.

Гормональний контроль статевого дозрівання

Як показано на малюнку \(\PageIndex<2>\) , зміни статевого дозрівання спровоковані гіпоталамусом в головному мозку. З невідомих причин гіпоталамус починає вивільняти імпульси гонадотропін-рилізинг-гормону (ГнРГ). Цей гормон прямує безпосередньо до передньої гіпофіза і стимулює його до виділення гормонів, які націлені на статеві залози (яєчка і яєчники). Основними гормонами гіпофіза є фолікулостимулюючий гормон (ФСГ) і лютеїнізуючий гормон (ЛГ). ФСГ стимулює яєчка виробляти сперму і фолікули в яєчниках дозрівати і виділяти естроген. ЛГ стимулює яєчка виділяти тестостерон, а яєчники виділяти естроген. Тестостерон і естроген, в свою чергу, стимулюють розвиток первинних і вторинних статевих ознак і сприяють риску фізичного росту. Малюнок \(\PageIndex<2>\) : Гормональна регуляція чоловічої статевої системи: ГнРГ стимулює вироблення ФСГ і ЛГ, які діють на яєчка, щоб почати сперматогенез і розвинути вторинні статеві ознаки. У свою чергу, вироблення тестами тестостерону (в клітині Лейдінга) і гормону інгібують вивільнення ГнРГ, ФСГ та ЛГ в негативному зворотному циклі.

Статеве дозрівання у чоловічих статей

Малюнок \(\PageIndex<3>\) : Зміни зовнішніх статевих органів у чоловічої статі в період статевого дозрівання класифікуються на п’ять етапів, показаних тут. Статевий член і мошонка збільшуються зі стадією. Також можна помітити поступове потемніння мошонки і зростання волосся на лобку на III, IV і V стадіях. У Сполучених Штатах статеве дозрівання в біологічній чоловічій статі зазвичай починається у віці від 11 до 12 років і зазвичай перевищує вік 18 років. У період статевого дозрівання яєчка і мошонка починають збільшуватися спочатку в розмірах, а потім пеніс. У той же час, коли статевий член зростає, ростуть і розвиваються насінні бульбашки, простата, бульбоуретральні залози. Також розвиваються вторинні статеві ознаки, такі як волосся на лобку. Додаткові фізичні зміни, які відбуваються у хлопчиків під час статевого дозрівання, включають появу волосся на обличчі та тілі та поглиблення голосу, коли голосові зв’язки збільшуються в розмірах. Видимі зміни зовнішніх чоловічих статевих органів проілюстровані на малюнку \(\PageIndex<3>\) . Етапи показують послідовність, в якій відбуваються зміни. Стадія I являє собою передпубертатну стадію приблизно у віці 11 років, а стадія V являє собою стадію дорослої людини після завершення статевого дозрівання приблизно у віці від 16 до 18 років. Перша еякуляція зазвичай відбувається у віці 13 років. Навіть на початку статевого дозрівання сперма може містити трохи сперми. Хоча повна фертильність може не набути ще рік або два, хлопчики, як правило, фертильні до того, як завершать підлітковий ріст і досягнуть дорослого вигляду.

Статеве дозрівання у жінок

Статеве дозрівання у біологічних жіночих статей зазвичай починається на пару років раніше, ніж статеве дозрівання у біологічних чоловіків. У Сполучених Штатах жінки починають статеве дозрівання у віці від дев’яти до десяти років. Видимі, зовнішні зміни починаються спочатку, включаючи ріст і розвиток грудей і волосся на лобку. Як показано на малюнку \(\PageIndex<4>\) , зміни цих рис традиційно поділяються на п’ять етапів, де I стадія – це дитяча стадія до початку статевого дозрівання (приблизно у віці восьми або дев’яти років), а стадія V – стадія дорослого віку наприкінці статевого дозрівання (приблизно у віці від 14 до 16 років). Приблизно через два роки після початку розвитку молочної залози внутрішні репродуктивні органи – включаючи матку і піхву, починають рости і розвиватися. Малюнок \(\PageIndex<4>\) : Видимі фізичні зміни в жіночих грудях і лобкових волоссі відбуваються під час статевого дозрівання на етапах, показаних тут. Це поступове збільшення розміру грудей від II стадії до V. Волосся на лобку з’являються на II стадії, і він поступово стає густим з віком і стадіями. Однією з найбільш значущих змін у жінок в період статевого дозрівання є менархе, яка є першою менструацією. Він знаменує початок менструації. У США менархе виникає в середньому віці 12,4 років. Однак у цьому віці є значні відмінності, при цьому менархе в будь-якому віці від восьми до 16 років вважається нормальним.

Підлітковий ріст ривок

Період швидкого зростання розмірів тіла, що відбувається в період статевого дозрівання, називається підростковим риском (АГС). І зріст, і вага збільшуються зі швидкістю, яка швидше, ніж в будь-який час з раннього дитинства. Також спостерігаються значні зміни в складі тіла і пропорціях тіла. Підлітковий стрибок росту контролюється гормонами, включаючи ріст, щитовидну залозу та статеві гормони.

Зростання у висоту

Середні показники зростання в зрості для хлопчиків і дівчаток представлені графіком на малюнку \(\PageIndex<5>\) . Середньостатистичний хлопчик і дівчинка істотно не відрізняються один від одного темпами зростання до початку АГС. Однак до того часу, коли вони досягли остаточного дорослого зросту, середня самка приблизно на 13 см (5,1 дюйма) коротша, ніж середній самець. Однією з причин є те, що АГС виникає раніше у дівчаток, ніж у хлопчиків, тому дівчата відчувають менший період дитячого росту, роблячи їх коротшими, в середньому, коли вони починають АГС у висоту. Інша причина полягає в тому, що пікова швидкість зростання (максимальна швидкість росту) для середньостатистичної дівчинки нижче, ніж для середнього хлопчика. Малюнок \(\PageIndex<5>\) : 50-й процентиль для швидкості збільшення (мм/місяць) у висоту показаний на цьому графіку окремо для самців (синіх) і самок (червоного кольору) від народження до віку 20 років. 50-й процентиль – це висота, нижче якої падають 50 відсотків особин у популяції. Графік також чітко показує стрибок росту підлітків (AGS) для кожної біологічної статі. Зростання під час АГС відбувається майже так само стрімко, як і в малюкові роки (1-3 роки), хоча і не так стрімко, як у дитинстві (0-1 рік). У хлопчиків АГС в зріст зазвичай починається приблизно у віці 11 років. Пікова швидкість зростання у хлопчиків припадає приблизно на 13,5 років, коли зростання у висоту становить близько 10,3 см (4 дюйма) в рік в середньому. Зростання у зросту у хлопчиків припиняється приблизно до 18 років (або трохи пізніше), коли кінці довгих кісток остаточно окостеніють у епіфізів, тому додатковий ріст у висоту вже неможливий. У дівчаток АГС у висоту зазвичай починається у віці приблизно 9,5 років. Пікова швидкість зростання у дівчаток припадає приблизно у віці 11,5 років, коли зростання у зрості в середньому становить близько 9 см (3,5 дюйма) на рік. Зростання в зріст у дівчаток завершується приблизно до 16 років (якщо не раніше), коли закриття епіфізів перешкоджає будь-якому додатковому зростанню у висоту. Прискорений темп зростання під час АГС буває в різний час для різних частин тіла, але відбувається в одній передбачуваній послідовності для обох статей. Як правило, кінцівки – включаючи голову, руки та ноги – спочатку відчувають швидке зростання, а потім руки та ноги, а потім тулуб та плечі. Цей нерівномірний ріст може зробити підліткове тіло здаватися незручним і непропорційним, поки зростання не буде завершено.

Зростання у вазі

Зростання у вазі показує подібний ривок в підлітковому віці, як зростання у висоту. Зростання ваги відбувається частково через зростання у висоту, але зростання м’язів, кісток і (для дівчат особливо) жиру також сприяє зростанню ваги. У хлопчиків АГС у вазі відстає від АГС у зрості приблизно на три місяці, тоді як у дівчаток час відставання становить близько півроку.

Розвиток статевого диморфізму у складі та формі тіла дорослої людини

Під час стрибка росту підлітків, більший ріст м’язів і кісток відбувається у чоловіків, ніж у жінок, і особливо у верхній частині тіла. У самців плечі і груди розширюються щодо стегон, тоді як зворотне відбувається у самок: таз і стегна розширюються щодо плечей і грудей. Чоловічі м’язи можуть продовжувати рости і набирати силу протягом року або більше після закінчення зростання у висоту. Жінки також відчувають значне збільшення жиру в організмі в підлітковому віці, особливо в грудях і стегна. Всі ці статеві відмінності в зростанні під час статевого дозрівання пояснюють статевий диморфізм у складі та формі тіла дорослої людини. Зверніть увагу, що терміни чоловіки і жінки стосуються тільки біологічних статей. Біологічна самка може ідентифікувати як самець, а біологічний самець може ідентифікувати як самку. Більшість дітей у цьому віці повністю розуміють свою гендерну ідентичність (див. Розділ 22). Деякі починають переходити до статевого дозрівання і ніколи не проходять біологічного статевого дозрівання.

Зростання в інших системах організму

Кровоносна і дихальна системи також піддаються швидкому зростанню і розвитку під час стрибка росту підлітків. І серце, і легені збільшуються в розмірах і ємності. Ці та інші зміни призводять до підвищення сили та толерантності до фізичних вправ і, як правило, відбуваються більшою мірою у чоловіків, ніж жінок.

Когнітивні та психосоціальні зміни в підлітковому віці

Більшість фізичних змін статевого дозрівання відбуваються відносно рано в підлітковому віці. Багато інших змін, включаючи когнітивні та психосоціальні зміни, відбуваються протягом підліткового віку.

Зміни в мозку і пізнанні

Мозок не дуже збільшується в розмірах в підлітковому віці. Натомість більша частина збільшення розміру мозку після народження відбувається в ранньому дитинстві. До шести років мозок вже досяг близько 90 відсотків своїх дорослих розмірів. Однак мозок стає значно складнішим у підлітковому віці. Зокрема, збільшується кількість складок в корі головного мозку. Також відбувається процес під назвою «синаптична обрізка». У цьому процесі усуваються невикористані шляхи. При цьому посилюється мієлінізація. Загалом, мозок стає більш ефективним та функціональним у підлітковому віці, що, в свою чергу, спричиняє значні когнітивні зміни. Підлітковий вік – час бурхливого когнітивного розвитку. До 15 років багато підлітків мають базові здібності мислення, порівнянні з здібностями дорослих. Вони демонструють схожі рівні уваги, пам’яті, швидкості обробки та організації. Когнітивний розвиток може тривати на початку 20-х років, оскільки збільшується здатність до розуміння та судження розвивається через досвід. Деякі з найбільш значущих змін головного мозку в підлітковому віці відбуваються в префронтальній корі (ПФК), яка є частиною кори головного мозку, що охоплює передню частину лобових часток (див. Рис. \(\PageIndex\) ). Ця частина мозку бере участь у таких функціях, як прийняття рішень, обробка інформації, абстрактне міркування, вирішення проблем, оцінка ризиків і винагород, планування вперед і контроль імпульсів. Це так звані виконавчі функції мозку, і вони дозрівають протягом підліткового віку в міру розвитку ПФК. Малюнок \(\PageIndex\) : Префронтальна кора (ПФК) складається з трьох областей, дві з яких позначені на цьому малюнку: дорсолатеральна ПФК і орбітофронтальна ПФК.

Психосоціальні зміни

Психологічні та соціальні зміни, що відбуваються в підлітковому віці, майже так само відзначаються, як фізичні зміни, пов’язані з статевим дозріванням. У підлітковому віці більшість підлітків розвивають сильніше почуття особистої ідентичності і починають виробляти власну систему морально-етичних цінностей. Підлітки також, як правило, розвивають більше сприйняття своїх почуттів самооцінки та підвищеної обізнаності про образ тіла. Більшість підлітків стають більш відокремленими емоційно від батьків, і вони можуть спробувати перевірити межі своєї незалежності, порушуючи правила. У той же час вони, як правило, проводять набагато більше часу зі своїми однолітками, а вплив і прийняття однолітків дуже важливі, особливо в ранньому підлітковому віці. Як наслідок, більшість підлітків виявляють сильне бажання відповідати своїй групі однолітків. У підлітковому віці, у міру прогресування статевого дозрівання, спостерігається підвищена обізнаність про сексуальність. Це, як правило, час, коли молоді люди (як пара на малюнку \(\PageIndex<7>\) ) вперше беруть участь у романтичних стосунках. До пізнього підліткового віку романтичні відносини зі значущою іншою можуть стати важливішими, ніж відносини з іншими однолітками. Малюнок \(\PageIndex<7>\) : Ці 15-річні діти беруть участь у своїх перших романтичних стосунках. Вік, в якому підлітки переживають фізичні зміни статевого дозрівання, може мати важливий вплив на їх психосоціальний розвиток. Проходження статевого дозрівання рано може призвести до поганого іміджу тіла, низької самооцінки та нездорової поведінки (наприклад, часті дієти). Вони частіше займаються іншими нездоровими способами поведінки, такими як куріння, вживання алкоголю та раннє залучення до сексуальної активності. Пізнє статеве дозрівання, як правило, складніше, ніж раннє статеве дозрівання. Ті, хто дозріває пізніше своїх однолітків, можуть відчувати себе фізично неповноцінними і розвивати поганий імідж тіла та низьку самооцінку.

Чому підлітки ризикують?

У підлітковому віці підлітки розвивають здатність мислити, як дорослі, включаючи здатність оцінювати ризики та винагороди подібними способами, як і дорослі. Якщо це так, то чому підлітки, як правило, ризикують? Однією з можливих відповідей є те, що підлітки мають різні цінності, ніж дорослі, і тому приймають різні рішення щодо ризикованої поведінки. Наприклад, вони можуть надати більше ваги соціальним винагородам та тиску з боку однолітків при оцінці ризиків та винагород. Ще одна можлива відповідь полягає в тому, що підлітки генетично запрограмовані на ризики. Деякі вчені припустили, що може бути еволюційна користь від підвищеної схильності до прийняття ризику в підлітковому віці. Вчені стверджують, що без готовності ризикувати підлітки можуть не мати мотивації чи впевненості залишити свою сім’ю походження та створити власну сім’ю.

Особливість: Міф проти реальності

Є багато поширених ідей про підлітків, які не підкріплені науковими доказами. Підліткам, їхнім батькам, вчителям та тренерам важливо знати про ці помилки. Міф: Підлітки можуть їсти що завгодно і все одно не набирати вагу, тому що вони так швидко ростуть. Реальність: Багато підлітків їдять занадто багато їжі або неправильної їжі і в кінцевому підсумку набирають занадто велику вагу. Насправді рівень ожиріння у підлітків збільшився втричі з 1980 року. Міф: Підлітки слухають тільки своїх друзів. Реальність: Підлітки насправді повідомляють, що їхні батьки або інші небайдужі дорослі в їхньому житті є найбільшим впливом на їхню поведінку. Особливо це стосується випадків, коли мова йде про сексуальну поведінку. Міф: Підлітки ведуть суперечки з батьками, тому що їм подобається «натискати на кнопки». Реальність: Дорослі, як правило, сприймають аргументи особисто і тому інтерпретують поведінку підлітків таким чином. Однак підлітки частіше розглядають аргументи як засіб самовираження. Підлітки можуть сперечатися зі своїми батьками, щоб допомогти встановити власне почуття ідентичності, а не дратувати дорослих.

Рецензія

1. Визначте підлітковий вік.
2. Що таке статеве дозрівання, і що відбувається в період статевого дозрівання?
3. Що викликає початок статевого дозрівання, і що спричиняє більшість фізичних змін статевого дозрівання?
4. Коли починається статеве дозрівання у хлопчиків і дівчаток? Які очевидні фізичні зміни, які відбуваються першими?
5. Що таке стрибок росту підлітків?
6. Пов’язати статеві відмінності в підліток зростання сплеск з дорослим статевим диморфізмом.
7. Опишіть зміни в мозку, які відбуваються в підлітковому віці, і пов’яжіть ці зміни з когнітивним розвитком у підлітків.
8. Намітьте психосоціальні зміни, які відбуваються в підлітковому віці.
9. Як раннє статеве дозрівання, як правило, впливає на дівчаток, і як пізнє статеве дозрівання, як правило, впливає на хлопчиків?
10. Якщо підлітки розвивають здатність оцінювати ризики та винагороди, як це роблять дорослі, чому підлітки можуть ризикувати частіше, ніж дорослі?
11. Правда чи помилково: Статеві гормони беруть участь у статевій зрілості, але не в загальному фізичному зростанні.
12. Правда чи помилково: У обох статей руки є одними з перших областей, які зазнають стрибка росту підлітків.
13. Що таке одна вторинна статева характеристика, яка розвивається в період статевого дозрівання як у чоловіків, так і у самок?
14. Ви вважаєте, що окремий хлопчик може почати статеве дозрівання раніше, ніж окрема дівчинка? Чому чи чому ні?
15. Коли статеве дозрівання зазвичай закінчується у чоловіків і жінок?

Дізнатися більше

Підлітковий вік – це часто час інтенсивних емоцій. Перегляньте це відео, щоб дізнатись більше про біологію цього явища та інші особливості підліткового мозку, які відрізняють його від дітей та дорослих.

Атрибуції:

1. Два підлітки з серфінгуМайка Бейрда, ліцензовані CC BY 2.0 через Wikimedia Commons
2. Гормональний контроль відтворення людини за допомогою Lumen Learning, ліцензований CC BY 4.0
3. Шкала Таннера – самець Дж.Мачарді, CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons
4. Шкала Таннера – жінка Дж.Мачарді, CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons
5. Графік росту людини від Кантуса, CC0 через Wikimedia Commons
6. Префронтальна кораЗара та Саллівана, публічне надбання через Вікісховище
7. Я та моя подруга Андребортолі, публічне надбання через Вікісховище
8. Текст адаптований з біології людиниCK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0

Recommended articles

1. Article type Section or Page License CK-12 License Version 3.0 Show Page TOC Yes on Page
2. Tags
   1. adolescence
   2. adolescent growth spurt
   3. authorname:mgrewal
   4. columns:two
   5. cssprint:dense
   6. program:oeri
   7. puberty
   8. source@https://www.ck12.org/book/ck-12-human-biology/
   9. source[translate]-bio-17809