正文 5 生命的延續與發展(3 / 3)

5.2.1植物的個體發育

植物的個體發育指植物生命所經曆的全過程,從受精卵的最初分裂開始﹐經過種子萌發﹑營養體形成﹑生殖體形成﹑開花﹑傳粉、受精﹑結實等階段﹐直至衰老和死亡。但一般以種子萌發為開始階段。構成植物個體的細胞和器官也有其自身發端﹑形成和衰老的發育過程。發育包括生長和分化。

生長指植物細胞﹑組織和器官在數量上的不可逆的增加。分化是在生長過程中發生細胞的特化﹐即由一種相同的細胞類型經細胞分裂後逐漸變成結構與功能不相同的細胞類型﹐如薄壁細胞分化成厚壁細胞﹑木質部﹑韌皮部等。細胞分化的結果是建成各種組織和器官。從營養體到生殖體的轉變即花芽分化﹐是植物一生中十分重要的分化過程。

各種植物發育所經曆的階段常有很大的區別。在一個生長季內完成從種子萌發到營養體建成到開花結實的植物﹐稱為一年生植物(或一次結實植物)。有的植物在營養體生長多年之後才開始達到開花階段﹐開花後營養體即衰老死亡(如剛竹)﹐這些植物稱為多年生一次結實植物。許多木本植物具有多次開花結實的習性﹐它們每年開花結實後﹐營養體並不衰退﹐這些植物稱為多次結實植物。

對於進行有性生殖的生物來說,個體發育的起點是受精卵。那麼,對於植物來說,小小的受精卵是怎樣發育成為一個性成熟的個體的呢?被子植物的個體發育過程可以大致分為種子的形成和萌發、植株的生長和發育等階段。

被子植物的雙受精(卵細胞和核同時受精的現象是被子植物的受精方式)完成以後,一般說來,花被和雄蕊首先凋謝,柱頭和花柱也隨之萎縮,隻有子房繼續生長發育。在子房的胚珠裏麵,受精卵逐漸發育成胚,受精的極核逐漸發育成胚乳。

首先來說一下胚的發育,不同植物的胚,發育的過程大體相同。以薺菜為例,受精卵經過短暫的休眠以後,就開始進行有絲分裂。在第一次分裂形成的兩個細胞中,靠近珠孔的一個叫作基細胞,遠離珠孔的一個叫作頂端細胞。頂端細胞經過多次分裂,形成球狀胚體。基細胞經過幾次分裂,形成一列細胞,構成胚柄。胚柄可以從周圍組織中吸收並運送營養物質,供球狀胚體發育。研究表明,胚柄還能產生一些激素類的物質,促進胚體的發育。在胚體發育完成後,胚柄就退化消失了。由於球狀胚體頂端兩側的細胞分裂速度比較快,就形成了兩個凸起,這兩個凸起逐漸發育成兩片子葉。兩片子葉之間的一些細胞發育成胚芽,胚體基部的一些細胞發育成胚根,而胚芽與胚根之間的細胞則形成胚軸。這樣,子葉、胚芽、胚軸和胚根就構成了薺菜的胚。

除了胚進行發育以外,植物的胚乳也沒有休息,受精的極核不經過休眠,就開始進行有絲分裂,經過多次分裂形成大量的胚乳細胞。這些胚乳細胞構成了胚乳。

多數雙子葉植物在胚和胚乳發育的過程中,胚乳逐漸被胚吸收,營養物質儲存在子葉裏,這樣就形成了無胚乳種子,如大豆、花生和黃瓜等。多數單子葉植物在胚和胚乳發育的過程中,胚乳不被胚吸收,這樣就形成了有胚乳的種子,如小麥和玉米等。

在胚和胚乳發育的同時,珠被發育成種皮。這樣,整個胚珠就發育成種子。與此同時,子房壁發育成果皮,整個子房就發育成果實。果實和種子成熟以後,便從母體上脫落下來。如果遇到合適的環境條件,種子就會萌發並長成幼苗,有些植物的種子需要經過一段時間的休眠才能萌發。

萌發出來的幼苗經過一段時間的生長,成為一株具有根、莖、葉三種營養器官的植株。植株生長發育到一定階段,就開始形成花芽,接下來便是開花、結果。花芽的形成,標誌著生殖生長的開始。對於一年生植物和二年生植物來說,在植株長出生殖器官以後,營養生長就逐漸減慢甚至停止。對於多年生植物來說,當它們達到開花年齡以後,每年營養器官和生殖器官仍然生長發育。其中營養器官的生長發育包括:根和莖頂端分生組織的活動,使莖不斷長高,根不斷伸長。與此同時,由於莖和根的形成層的活動,莖和根不斷長粗。這樣,多年生植物就逐年長大。

植物葉片大多數是深色(如綠色、藍色等)的。深色的葉片吸收光和熱的本領較強。植物通過光合作用可產生澱粉、脂肪、蛋白質等有機物,實現光能轉化為化學能,這正好符合能量守恒定律。植物的根具有向地生長的特性,這是植物對重力作用的反應。土壤中礦物質營養成分必須溶於水後才能被根吸收,這就是擴散現象。有些植物的花瓣內有芳香腺,通過擴散放出特殊香味,花冠的芳香與色彩有利於昆蟲傳粉。

植物吸收的水分絕大部分從葉麵蒸發到空中,這樣可形成一種蒸騰拉力。這種拉力是根係對水分、礦物質養分吸收以及礦物質在植物體內傳導的主要動力。植物通過蒸發吸熱還可以調節葉麵溫度,這樣,樹葉不至於因溫度過高而灼傷。仙人掌生活在幹旱的荒漠,它的葉變化成葉刺,通過減小蒸發表麵積大大降低水分蒸發。

有些植物的生長還依賴大氣壓,如爬山虎莖上的卷須頂端變成吸盤,依靠大氣壓吸附在牆壁上或大樹上向上生長。有些植物果實的果皮向外延伸形成翅狀,借助風能,飄到遠方。椰子果實內的中果皮富含纖維且充滿了空氣,這樣可以借助浮力漂洋過海、定居彼岸。

世界上還存在另一類叫作蕨類植物的生長發育方式,蕨類植物也稱為羊齒植物,它和苔蘚植物一樣都具有明顯的世代交替現象,無性生殖是產生孢子,有性生殖器官具有精子器和頸卵器。但是蕨類植物的孢子體遠比配子體發達,並且有根、莖、葉的分化和由較原始的維管組織構成的輸導係統,這些特征又和苔蘚植物不同。蕨類植物產生孢子,而不產生種子,則有別於種子植物。蕨類植物的孢子體和配子體都能獨立生活,蕨類植物是介於苔蘚植物和種子植物之間的一個大類群。

現在地球上生長的蕨類有12000多種,其中絕大多數為草本植物。在我國生長的有2600餘種,多數分布在西南地區和長江流域以南各省以及台灣等地,僅雲南省就有1000多種,無愧有“蕨類王國”之稱。

5.2.2動物的發育

動物的發育最常見的一種形式是胚胎發育,一般常見於哺乳動物,還有一種為卵胎生,常見於魚類、爬蟲類、貝殼類動物。除此以外,昆蟲的發育和兩棲類的發育屬於變態發育。下麵我們分別來講一下它們的發育過程。

(1)昆蟲的發育

昆蟲的發育主要分為兩種,一種是完全變態發育,另一種是不完全變態發育。

我們所說的完全變態發育是指昆蟲在由受精卵發育成新個體的過程中,主要經過受精卵、幼蟲、蛹、成蟲四個時期,而且幼蟲與成蟲在形態結構和生活習性上有顯著的不同。如我們生活中常見的蜜蜂、蝶、家蠶、蛾等。而不完全變態發育是指有些昆蟲的發育過程要經過受精卵、幼蟲(陸生若蟲和水生稚蟲)、成蟲三個時期,而且幼蟲與成蟲在形態結構和生活習性上非常相似。比如蝗蟲、蟋蟀、蟬等。

幼蟲發育過程中,當受到外骨骼的限製不能再長大時,它們就會脫掉原來的外骨骼,叫作蛻皮。在發育過程中,家蠶約蛻皮4次,蝗蟲約蛻皮5次。以蝗蟲為例,蝗蟲在不完全變態發育過程中,沒有蛹期,由卵孵出的幼蟲,形態很像成蟲,隻是體小無翅,生殖器官沒有發育成熟,這樣的幼蟲叫作若蟲(蝗蟲的若蟲叫作跳蝻)。它沒有翅,但是能夠跳躍。蝗蟲在第3次蛻皮以後(3齡以後),翅芽顯著,第5次蛻皮以後(5齡以後),發育成能飛的成蟲。也就是說,3齡以前的跳蝻翅未長成,活動範圍小、密集,因此,生活中滅蝗主要消滅3齡以前的跳蝻,就是這個道理。

(2)鳥類的發育

鳥類的發育是從受精卵開始的。也就是說,鳥類的胚胎在雌鳥體內就已經開始發育了,當產出體外後,由於外界溫度低於鳥的體溫,胚胎會停止發育;在雌雄鳥的交替孵化下,胚胎才可以繼續進行發育。一般來說,個體小的鳥類產的卵孵化時間較短;個體越大,卵的孵化時間會越長。每一種鳥孵卵的時間是一定的。有些晚成鳥的雛鳥破殼而出後,親鳥要照顧它一段時間,這個過程被稱為“育雛”。

一般來說,絕大多數鳥類是在春天築巢和產卵。築巢是鳥類繁殖活動中的一個顯著特點。而鳥巢不僅僅是鳥類愛的小窩,它還是為鳥類提供繁殖和育雛的場所。鳥巢能使鳥卵聚集在一起,讓所有的受精卵能夠同時被巢內的親鳥所孵化,而且鳥巢有一定的保溫作用,有利於孵卵。由於很多鳥類把巢築在非常隱蔽的地方,再加以偽裝,因而鳥巢還有利於躲避敵害。

(3)哺乳動物的個體發育

哺乳動物的個體發育分為胚前發育、胚胎發育、胚後發育。胚胎發育包括受精、卵裂、囊胚形成、原腸胚形成、神經胚形成、器官形成、發育為幼體。胚後發育主要指幼體通過生長發育為成體,再經曆衰老死亡的過程。

哺乳動物的發育從受精卵開始,從精子與卵細胞相遇形成受精卵以後,受精卵就開始了第一次卵裂。受精卵通過連續的分裂,產生大量細胞,然後細胞遷移、聚集、分化,共同構建新生命的基本結構,並在生命體出生時,提供獨立的小生命所必需的器官。新生命誕生到這個五彩繽紛的世界中後,經曆幼年、成年、老年,過完它的一生。每個物種都有其存在的價值和意義,隻是很多物種存在的價值一直沒有被發現。

(4)人類寶寶的誕生過程

人類愛的結晶——小小的受精卵經過在輸卵管裏的一番跋涉尋覓,終於來到子宮——這個舒適安全的家,附著在子宮內膜上,從此“生根發芽”了。

1)種子要“發芽”。受精卵來到宮腔時已發育成胚泡,胚泡由滋養層、胚泡腔、內細胞團三部分構成。滋養層細胞,逐步形成胚盤及絨毛膜。內細胞團於第二周時形成二層的胚盤。接著,胚盤由二胚層轉變為三胚層,分別是外胚層、中胚層和內胚層。這三個胚層在第四周到第八周逐步分化成胎兒的器官及組織。胚胎的外胚層主要分化成神經係統、皮膚表皮及其附屬器等;中胚層主要分化形成肌肉、骨骼、心血管係統、泌尿生殖係統的大部分;內胚層主要分化成消化係統、呼吸係統的上皮組織及有關腺體等。受精卵發育至初具人形,這段時期被稱為胚胎完成期,是人胚外形及內部器官、係統原基發生的重要時期。

2)寶寶想長大。從第九周開始,胚胎升級為胎兒了。他(她)努力生長,讓自己變得更強大,為出生做準備。他(她)的身高、體重不斷增加,到出生時可達到51厘米、3200克左右。他(她)的頭部不斷增大,大腦中生成數十億神經元細胞;身上的軟骨發育成為真正的骨骼,到出生時最多可有300多塊骨頭(骨骼和軟骨的總數),頭骨還沒有完全閉合,較軟,便於出生時順利地通過相對狹窄的產道;他(她)的腎髒和肝髒已經完成發育,開始代謝廢物了;體內脂肪迅速累積,來幫助他(她)適應離開子宮後外界更低的溫度,並提供出生後頭幾天的能量和熱量,而脂肪層還使胎兒皺皺的皮膚變得豐滿起來;他(她)已經會吞咽脫落的物質和其他分泌物,這對他(她)的消化係統很有好處;肺已逐漸發育成熟,為出生後呼吸空氣做好了準備;聽覺神經係統已發育完全;眼睛能夠睜開閉合,分辨出光亮和黑暗;手指甲和腳指甲完全長了出來;頭發已經長了出來;胎兒的生殖器官已經形成,有性別之分了……一般來說,胎兒在37周前出生視為早產兒;42周後出生視為過期產兒;37~42周出生的為足月產兒。現在他(她)已經完成了大部分的身體發育,為子宮外的生活做好了準備。

生物的繁殖方式、發育過程是多樣的。無性繁殖簡單原始,這種繁殖方式能夠縮短生長周期、保留母本優良性狀,但適應外界環境的能力差。有性繁殖能增加子代適應自然選擇的能力,促進有利突變在種群中的傳播,加速進化的進程,是生物界最普遍的繁殖方式。生物適應環境選擇不同的繁殖方式,產生新的個體,使生命得以延續,生生不息。