Могут быть поставлены под сомнение и удалены. Вы можете улучшить статью, внеся более точные указания на источники.
Колониа́льный органи́зм - термин, который объединяет две группы организмов :
- Организмы, состоящие из множества клеток, слабо дифференцированных и не разделенных на ткани; во многих случаях каждая такая клетка сохраняет способность к размножению (вольвоксовые зелёные водоросли и др., многие виды сувоек и другие группы протистов).
- Многоклеточные организмы, образующие колонии из нескольких особей, более или менее тесно связанных между собой, обычно имеющих одинаковый генотип и общий обмен веществ и системы регуляции. Среди животных к таким организмам относятся многие виды коралловых полипов , мшанок , губок и др. В ботанике для обозначения таких организмов принят термин «модулярные» (в противоположность унитарным) - это, например, корневищные злаки, ландыш и др.
Отличительные особенности колониальных организмов
От истинно многоклеточных организмов колониальные отличаются прежде всего более низким уровнем целостности (например, на отдельные раздражители часто реагируют отдельные особи, а не вся колония как целое), а колониальные протисты - также более низким уровнем дифференциации клеток. У многих высокоинтегрированных подвижных колоний (морские перья , сифонофоры и др.) уровень целостности достигает уровня единого организма, а отдельные особи выполняют роль органов колонии. У таких (и многих других) колоний имеется общая часть (стебель, ствол), которая не принадлежит ни одной из особей.
Образование колоний
У большинства колониальных организмов в жизненном цикле присутствуют одиночные стадии. Обычно после полового размножения развитие начинается с одной клетки, которая у многоклеточных животных дает начало исходной многоклеточной особи. Она, в свою очередь, дает начало колонии в результате не доведенного до конца бесполого или вегетативного размножения.
У некоторых протистов и бактерий сходные с колониями образования (например, плодовые тела миксомицетов или миксобактерий) могут образовываться и другим путём - соединением исходно независимых одиночных особей.
Примеры
Яркими представителями колониальных организмов являются колониальные зеленые водоросли (напр., Pandorina , Eudorine , а также вольвокс , представляющий переходную форму к настоящим многоклеточным организмам). Широко распространены колониальные формы и среди других групп водорослей - диатомовых , золотистых и т.п. Среди гетеротрофных жгутиконосцев и инфузорий также немало колониальных форм. Существуют колониальные радиолярии .
Среди животных к колониальным относятся большинство
Одноклеточные организмы - это организмы, которые состоят только из одной клетки, в которой осуществляются все необходимые жизненные функции, присущие многоклеточным организмам. Эти организмы встречаются среди прокариот (бактерии, цианобактерии, архебактерии) и среди основных царств эукариот. Есть одноклеточные животные (например, амеба-протей, эвглена зеленая, инфузория-туфелька), одноклеточные растения (например, зеленые водоросли хламидомонада и хлорелла, диатомовые водоросли), одноклеточные грибы (мукор, дрожжи). Одноклеточные организмы, как правило, имеют малые размеры, то есть микроорганизмами. Однако некоторые одноклеточные животные видимые невооруженным глазом, а некоторые многоклеточные организмы микроскопические. Одноклеточными были первые организмы на Земле, но багатоклитиннисть в процессе эволюции независимо развивалась несколько раз. Клетки одноклеточных организмов сочетают свойства и клетки, и самостоятельного организма. Поэтому они имеют большие размеры, чем клетки многоклеточных организмов.
Колониальные организмы - это организмы, состоящие из многих клеток одного или нескольких типов, функционирующих независимо друг от друга. В колониальных организмов относятся колониальные жгутиковые (например, вольвокс, евдорина), колониальные инфузории (зоотамнии), колониальные кишечнополостные (сифонофора, коралловые полипы) и др. Колониальными есть организмы, в которых особи дочерних поколений за бесполого размножения остаются соединенными с материнским организмом, образуя более или менее сложное сочетание - колонию. В растительных жгутиковых (евдорина, гониум) клетки колонии сочетаются между собой киселем. А в колонии вольвокса отдельные клетки не полностью изолированы друг от друга, а связаны между собой тонкими цитоплазматическими мостиками. В других, более сложно организованных колониях отдельные особи могут занимать определенное место и выполнять специальные функции, важные для всей колонии. Например, в сифонофор каждая колония состоит из видоизмененных полипов и медуз, которые морфологически и функционально специализированные. Взаимная интеграция и специализация, при этом, достигает такой глубины, что колония приобретает черты единого организма.
Многоклеточные организмы - это организмы, состоящие из совокупности клеток, группы которых специализируются на выполнении определенных функций, создавая качественно новые структуры: ткани, органы, системы органов. В большинстве случаев благодаря такой специализации отдельные клетки не могут существовать вне организма. Многоклеточными организмами являются большинство растений, грибов и животных. Поскольку в осуществлении определенной жизненной функции участвуют клетки, ткани, органы, системы органов, то эта функция у многоклеточных будет иметь более сложный и совершенный характер. Специализация составных частей многоклеточного организма на выполнении определенной функции делает их зависимыми от других частей, поэтому вместе с дифференциацией идут процессы интеграции, благодаря которым между частями формируются внутренние связи (физиологические, генетические, нервные, гуморальные и др.), Обусловливающих подчинения их организма как целостной системе. Многоклеточные организмы объединяют молекулярный, клеточный, тканевый, органный и системный уровне.
Ткань - это совокупность клеток, сходных по строению, происхождению и выполняемым функциям. Образуются ткани в многоклеточных организмов вследствие дифференциации клеток. Дифференциация клеток - процесс возникновения различий в строении и функциях клеток во время их развития. Главными факторами дифференциации клеток являются: а) различия цитоплазмы ранних эмбриональных клеток, которые обусловлены неоднородностью цитоплазмы яйцеклетки; б) индуцированные влияния соседних клеток; в) влияние гормонов; г) влияние факторов окружающей среды и др. Осуществляется этот важный процесс в основном в процессе зародышевого развития и в некоторых органах взрослого организма (например, в кроветворных органах, гонадах). Дифференциация клеток имеет, как правило, необратимый характер.
Молекулярно-генетической основой дифференциации клеток является активность специфических для каждой ткани генов. Ткани возникают в большинстве многоклеточных животных и высших растений, низшие растения и грибы тканей нет.
Сравнительная характеристика тканей растений и животных
Органы - часть животного или растительного организма, выполняющая одну или несколько функций. Органы состоят из тканей различных типов, но, как правило, преобладает один из них (например, в сердце преобладает поперечнопосмугована сердечная ткань). Эти структуры многоклеточных организмов характеризуются расположением, особенностями строения, выполняемыми функциями и тому подобное. Органы, выполняя совместные функции, образуют систему органов. В рамках систем органы могут последовательно соединяться друг с другом (например, органы пищеварительного тракта) или быть "разбросанными" в организме (например, органы эндокринной системы). Все органы организма взаимосвязаны и взаимодействуют - коррелируют. Корреляция является мерой зависимости двух или более случайных величин. При этом изменение одной или нескольких этих величин приводит к систематической изменения другой или других величин. В процессе эволюции органы, в связи с выполнением дополнительных функций, могут видоизменяться (например, видоизменениями побега является усики, усы, колючки, клубни, луковицы, корневища и т.д.).
разнообразие органов
А. По функциям
Б. При наличии полости: паренхиматозные - заполнены связующим или основной тканями (например, легкие, листок) порожнисти- имеют внутри полость (например, желудок, стебель злаковых).
В. По продолжительности существования: постийни- функционируют до конца жизни (например, мозг, стебель) временные - существуют непродолжительное время, а затем исчезают (например, плацента, цветок).
Г. По расположению: внешние (например, глаза, листок) и внутренние (например, сердце, семенной зачаток).
Д. По происхождению: гомологичные - имеют одинаковое происхождение, но выполняют разные функции (например, лапа тигра и ласт тюленя, клубни картофеля и колючки боярышника) аналогичные - имеют разное происхождение, но выполняют подобные функции (например, крыло бабочки и крыло птицы, колючки боярышника и колючки кактуса).
В процессе развития в организме растений и животных органы функционально дополняют друг друга, формируя физиологические и функциональные системы. Физиологические системы органов - это постоянное сочетание органов, исполняющих в организме общие жизненно важные физиологические процессы (например, дыхательная система для выполнения функции дыхания). В организме многоклеточных животных и человека условно различают следующие основные физиологические системы органов, как кровеносная, дыхательная, пищеварительная, мочевыделительная, половая, нервная и др. Функциональные системы органов - это временное сочетание органов различных систем для выполнения определенных функций. Например, во время бега животных согласовано функционируют органы дыхательной, кровеносной, опорно-двигательной, нервной систем.
Разнообразие форм организации живой материи
В ходе развития материи на нашей планете все вещества прошли сложный путь эволюции. Согласно современным научным теориям, первоначально формировались неорганические вещества. Затем в ходе сложных физико-химических процессов образовались органические соединения. Согласно теории академика А. И. Опарина, из этих первых органических соединений сформировались коацерваты – «капли жизни», давшие начало эволюции живых организмов.
Что же такое «живой организм», «живая материя»? Чтобы ответить на данный вопрос. Ученые разработали систему критериев живого. Согласно этой системе критериев, жизнь – это особое состояние материи, которое обладает такими свойствами:
- наличие обмена веществ;
- единство химического состава;
- единый принцип структурной организации 9 на основе клеточного строения);
- рост и развитие;
- размножение (способность к самовоспроизводству);
- адаптивность и саморегуляция;
- и т.д.
Замечание 1
На сегодняшний день наука разделяет все живые организмы на несколько форм. Критерием является особенности строения организма. Выделяют такие формы организации живых организмов, как одноклеточные (простейшие), колониальные и многоклеточные. В этой статье мы рассмотрим данный вопрос подробнее.
Одноклеточные организмы
Как уже упоминалось выше, основным структурным компонентом всего живого является клетка. Существует огромное количество организмов, у которых все функции живого выполняет одна клетка. Эта клетка и является живым организмом. Физиологически клетка одноклеточных организмов – это целостный организм, которому свойственны все проявления жизни: обмен веществ, раздражимость, рост, размножение и пр.
Согласно особенностям строения одноклеточных организмов, все они делятся на организмы с неоформленным ядром (прокариоты – первичноядерные организмы) и организмы с оформленным ядром (эукариоты – собственноядерные организмы).
К прокариотам относят бактерии и цианобактерии. Характерной особенностью прокариот является то, что их наследственный аппарат находится в толще цитоплазмы в виде кольцевой молекулы нуклеиновой кислоты.
Замечание 2
Кроме прокариотических организмов, к одноклеточным принадлежат и некоторые эукариотические организмы, среди которых есть растения, животные и грибы. Они уже имеют набор органелл, похожий на набор органелл многоклеточных организмов. К одноклеточным эукариотам относятся амеба, хлорелла, инфузория-туфелька, ацетабулярия и др.
Размеры одноклеточных организмов микроскопически малы. Их тело состоит из одной клетки. Но у них уже есть органеллы движения, выделения и пищеварения. У многих есть светочувствительный орган. Они могут обитать в воде, почве, в других живых организмах. Существует гипотеза, что жизнь на нашу планету была занесена из космоса в виде одноклеточных организмов метеоритами.
Колониальные организмы
На определенном этапе эволюции образовались объединения клеток живых организмов. При этом они вместе выполняли общие функции, но каждая клетка этого образования, как и раньше, может сама выполнять все функции живого (то есть является отдельным живым организмом).
Такие организмы получили название колониальных (объединение клеток в колонии). Самыми известными представителями колониальных живых организмов являются колониальные зеленые водоросли, например – вольвокс. Распространены колониальные и среди других групп водорослей – диатомовых, золотистых. Среди гетеротрофных жгутиконосцев и инфузорий тоже встречаются колониальные формы, существуют колониальные радиолярии.
Древние колониальные формы, образованные одноклеточными эукариотами, являются промежуточным звеном между одноклеточными и многоклеточными организмами.
Многоклеточные организмы
К многоклеточным организмам принадлежат те организмы, тело которых состоит из многих клеток и их производных (например – межклеточного вещества). Характерной особенностью многоклеточных организмов является качественная неравноценность клеток, их дифференциация и объединение в комплексы различной сложности – ткани, органы, физиологические системы органов. Для многоклеточных организмов свойственно индивидуальное развитие (онтогенез).
Замечание 3
Среди огромного множества многоклеточных организмов есть растения, животные и грибы. Приспособленные к выполнению определенных функций. Клетки многоклеточных организмов не могут выполнять остальные функции и для нормальной жизнедеятельности используют результат работы других клеток. Клетки многоклеточного организма взаимосвязаны, взаимозависимы и постоянно поддерживают связь между собой.
В биологии к колониальным относят два типа живых организмов. Во-первых, это те, которые состоят из большого количества клеток. Однако эти клетки не образуют органов - их функции дифференцированы очень слабо. Также эта группа организмов отличается тем, что их клетки не образуют ткани. Следующая категория - это отдельные организмы, которые скапливаются в колонии. Особи в таких колониях имеют очень сходный генотип, в колонии их может быть несколько. Биологи относят к этому типу кораллы, водоросли.
Зеленые водоросли
К колониальным водорослям относятся многие из отдела зеленых водорослей. Эта категория является одной из самых многочисленных в ботанике - к ней принадлежит до 20 тыс. различных видов. Подавляющее количество видов зеленых водорослей может обитать только в пресноводных водоемах. Хотя существуют также и морские виды.
Зеленые водоросли представлены пятью классами. К ним относятся так называемые вольвоксовые, протококковые, а также улотриксовые водоросли. Названия этих классов происходят от латинского языка.
Водоросль улотрикс
Этот тип очень распространен в реках и других текучих водоемах. Обычно его колониями покрываются предметы, находящиеся под водой. Тина состоит из нитей. В начале цикла роста нити крепятся к своему основанию при помощи ризоида - продолговатой клетки. Улотрикс - колониальная водоросль, которая размножается тремя способами: половым, бесполым, а также вегетативным. Обитает этот вид как в морской воде, так и в пресных водах. Самым распространенным видом улотрикса является так называемый улотрикс опоясанный.
Второй тип размножения происходит при помощи созревающих внутри клеток зооспор - клеток овальной формы, у которых на переднем крае находятся жгутики. Дочерние зооспоры, после того как покидают материнскую клетку, в течение некоторого времени еще находятся рядом с ней. Затем они попадают на подводный предмет и оседают на него. Прорастая, зооспоры становятся взрослой особью.
Вольвоксовые водоросли
К колониальным водорослям относятся также и вольвоксовые - водоросли, тело которых состоит из активных жгутиковых клеток. Этот тип произошел от самых примитивных форм - амеб. Несмотря на то что среди вольвоксовых есть колониальные организмы, большая часть все же представлена одноклеточными. Клети обоих типов содержат в себе 1 ядро. У этих видов происходит двумя способами - половым и бесполым. Колониальный вольвокс обычно представлен множеством клеток - их количество колеблется от 500 до 60 тыс. Водоросль имеет форму шара диаметром около 2 мм. Внутри он наполнен слизью. Если проследить за движением колонии вольвокса, то можно увидеть, что оно не беспорядочно, а координировано. Это связано с тем, что клетки соединены между собой при помощи специальных тяжей.
Эвдорина и пандорина - самые известные вольвоксовые
Относятся к колониальным водорослям и яркие представители класса вольвоксовых - эвдорина и пандорина. Колония эвдорины обычно состоит из 32, 64 либо 128 особей. Клетки находятся в небольшом комке слизи, обычно образующей сферическую форму. Пандорина также является шарообразной колонией водорослей. При этом она тоже подвижна. Встречается пандорина обычно там же, где и эвдорина.
Вольвокс и эволюция
Вольвокс - это пример колониальной водоросли, оказавшей большое влияние на процесс эволюции. У вольвоксовых он происходил в двух важнейших направлениях. Во-первых, во время эвлюции у вольвоксовых разделились функции клеток на обычные и половые. Как известно, последний способ является одним из главнейших для появления многоклеточного биологического организма. Второе направление эволюции вольвоксовых - это их утрата активности. Данное направление привело к тому, что появились наземные растения.
Водоросли-протококки
К колониальным водорослям относятся также и протококки. Водоросли - полезные организмы, которые также культивируются человеком в искусственных условиях. Одним из первых культивируемых видов как раз и являются протококковые. Названия водорослей, которые чаще всего применяются в промышленности - это хлорелла и сценедесмус. Они размножаются быстрым и простым способом - полового размножения нет, рост колонии происходит за счет образования дочерних клеток.
Водоросли являются одними из самых древних живых обитателей планеты. Этот вид (в том числе и колониальные) имеет огромное значение для жизни. Колониальные водоросли обладают способностью поглощать лучи солнца, попадающие на поверхность океана. Также они производят большое количество органических веществ. При помощи водорослей океанские жители получают кислород, а углекислый газ поглощается колониями. Также они используются и человеком - для получения различных химических веществ, в медицине, радиологии, хирургии. Продукты жизнедеятельности колониальных водорослей применяются в промышленности для получения пластмассов, красок, смол, бумаги.