Будова статевої системи комах, їх розмноження

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

з зоології безхребетних

на тему: Будова статевої системи комах, їх розмноження (партеногенез, педогенез, поліембріонія). Розвиток комах

Вступ

Комахи - одна з найчисельніших груп тварин і найбільша група за числом видів. Кількість описаних комах, за літературними даними, 1 мільйон, або, можливо, і більше. З урахуванням відносно слабкої вивченості багатьох груп комах, і того, що постійно з'являються описання нових видів, реальна їх кількість повинна перевищувати вищесказаний мільйон в декілька разів. комаха тварина постембріональний статевий

Якщо в тропічних лісах, як припускають, існує 50 000 видів дерев, з кожним з яких асоційовано приблизно 600 видів комах, то ми отримуємо гігантську цифру - 30 мільйонів видів лише для тропіків.

Більшість видів комах - мешканці суші. Вони заселяють усі континенти, включаючи Антарктиду, і трапляються скрізь: у безводних пустелях, високогірних зонах вічних снігів, лісах і степах.

Комахи освоїли всі типи біоценозів, а також грунти. Чимало їх живе у прісних водоймах. Проте цілком водяними тваринами, що дихають розчиненим у воді киснем, стали тільки личинки комах, дорослі крилаті особини яких здатні залишати воду. Комахи в основному вільноживучі тварини, але серед них є чимало і паразитів.

Особливості зовнішньої, внутрішньої будови та процесів життєдіяльності:

* голова складається з 5 сегментів. З нижнього боку голови знаходиться рот. З боків розміщені складні очі. Між ними можуть бути прості вічка. На голові знаходиться 1 пара вусиків або сяжок, що виконують функції дотику та нюху;

* груди складаються з трьох сегментів, кожний з яких несе 1 пару кінцівок. Усього у комах 3 пари кінцівок;

* на спині може знаходитись 1-2 пари крил;

* черевце складається з 8 і більше сегментів, що залежить від рівня розвитку комахи. Чим вона примітивніша, тим більше сегментів;

* є видозмінені кінцівки: яйцеклад, копулятивний орган, жало;

* кровоносна система незамкнена, рух крові (гемолімфи), що заповнює порожнину тіла, забезпечується спинною судиною (аортою) з пульсуючим відділом -- трубкоподібним серцем. Гемолімфа жовтуватого кольору і не бере участі в диханні;

* дихальна система утворена трахеями, що забезпечують газообмін в організмі комах. Трахеї відкриваються назовні дихальцями, які знаходяться на бічній поверхні черевця;

* травна система представлена диференційованим травним трактом і слинними залозами. Ротові апарати різні за типом і будовою. Передня кишка поділяється на рот, глотку, стравохід, який часто розширюється у воло та шлунок. Печінки у комах немає. Є слинні залози, залозисті клітини середньої кишки та ректальні залози, що забезпечують всисання води. Середня кишка утворює складки. Задня кишка виводить продукти обміну речовин;

* видільна система представлена пучком мальпігієвих судин і жировим тілом, у якому накопичуються продукти обміну;

* нервова система складається з головного мозку і черевного нервового ланцюжка, що включає в себе декілька гангліїв;

* розвиток нервової системи зумовив появу у комах складних інстинктів, турботи про потомство, розподіл функцій у суспільних комах.

Розділ 1. Будова та функції органів статевої системи

Розмножуються комахи лише статевим шляхом. Як правило, вони роздільностатеві й часто мають чіткий статевий диморфізм, який виявляється в розмірах тіла, забарвленні, розмірах вусиків тощо. Інколи особливо різко, наприклад у самця жука-оленя, розвиваються величезні мандибули, а в жука-носорога -- ріг. Проте часто обидві статі майже однакові, й розрізнити їх можна лише за будовою статевих придатків (геніталій). У деяких комах (наприклад, попелиці) має місце партеногенез.

Статева система самиці складається з пари яєчників, пари яйцепроводів, непарного яйцепроводу, придаткових статевих залоз, сім'яприймача та часто яйцекладу. Кожен яєчник складається з яйцевих трубок, яких у різних комах може бути від 1--4 до 100, а інколи й більше, наприклад, у термітів їх більше ніж 2400.Кожна яйцева трубка складається з верхівкової частини - гермарія та основної - вітелярія. У гермарії утворюються й розмножуються первинні статеві клітини, з яких потім виходять ооцити й живильні клітини. Сформовані ооцити потрапляють у вітелярій, де вони дозрівають, нагромаджують поживні речовини у вигляді жовтка й стають яйцеклітинами. Вітелярій поділений на ряд яйцевих камер. У кожній із них є лише одна яйцеклітина. В міру росту вона наближається до виходу з вітелярія, тому останні яйцеві камери найбільші; у них містяться вже готові до відкладання яйця. Ріст і розвиток яйцеклітини відбуваються за рахунок надходження до неї поживних речовин, що виробляються в живильних клітинах, а також у фолікулярному епітелії, який формує стінки яйцевих камер. Після закінчення розвитку яйця фолікулярний епітелій виділяє захисну оболонку - хоріон.

Дозрілі яйця з яйцевих трубок потрапляють у парні яйцепроводи, потім - у непарний яйцепровід, а звідти через статевий отвір виходять назовні. У непарний яйцепровід впадає протока сім'яприймача, призначеного для зберігання сперматозоїдів, які потрапляють до нього під час парування. Яйце запліднюється, проходячи через непарний яйцепровід під час відкладання яєць; сперматозоїди в цей час виходять із сім'яприймача й проникають у яйце. У багатьох комах у непарний яйцепровід відкривається мускуляста парувальна сумка; при копуляції сперма спочатку потрапляє в цю сумку, а потім -- у сім'яприймач. До непарного яйцепроводу відкриваються також придаткові статеві залози, які виконують різні функції -- виділяють секрет для приклеювання яєць до субстрату, для утворення навколо групи яєць захисної оболонки -- оотеки (таргани, богомоли) або ворочка (саранові). Часто із статевим отвором зв'язаний яйцеклад для відкладання яєць у більш-менш твердий субстрат (грунт, тканини рослин чи тварин тощо).

Статева система самця складається з пари сім'яників, пари сім'япроводів, сім'явипорскувального каналу, придаткових статевих залоз і копулятивного органа. Сперматозоїди з сім'яників потрапляють до сім'япроводів, з них -- у сім'я- випорскувальний канал, і при паруванні виводяться назовні. Часто коттулятивний орган утворює зовнішні статеві придатки -- геніталії, будова яких має видову специфічність і використовується в систематиці комах. Придаткові залози, які відкриваються у сім'явипорскувальний канал, у багатьох комах призначені для вироблення сперматофору, який уводиться в статевий отвір самиці чи прикріплюється до нього.

Розмноження комах регулюється гормональною системою. Нейросекреторні клітини мозку самиці активізують діяльність прилеглих тіл, які виділяють у гемолімфу ювенільний гормон. Останній стимулює розвиток яєчників. Механізм цього явища полягає в тому, що ювенільний гормон стимулює синтез у жировому тілі вітелогенінів -- специфічних білків, які надходятьчерез стінки яєчників до ооцитів і перетворюються там на жовток. Активність нейросекре- торних клітин мозку залежить від зовнішніх факторів (температури, довжини світлового дня) та внутрішніх (стан яєчників, живлення, парування). У самців процеси сперматогенезу не підлягають дії гормонів; у них гормональні фактори регулюють лише статеву активність, розвиток придаткових залоз і формування сперматофорів.

Ембріональний розвиток комах має свої особливості. Яйцеклітини комах багаті на жовток, який займає всю центральну частину яйця. Тому дробіння в них часткове, поверхневе; у результаті утворюється поверхневий шар однакових клітин -- бластодерма, яка покриває центральну масу жовтка. Частина ядер при цьому залишається в жовтковій масі; пізніше за їх рахунок утворюються жовткові клітини. На майбутній черевній стороні зародка клітини бластодерми починають інтенсивніше ділитися, бластодерма потовщується. Ця ділянка зветься зародковою смужкою. Пізніше за її рахунок формується більша частина зародка.

У зародковій смужці відбувається гаструляція (найчастіше інвагінацією або епіболією), причому спочатку утворюються лише два зародкових листки: ектодерма та мезодерма. Ектодерма дає початок зовнішнім покривам тіла, трахеям, нервовій системі, статевим протокам, передньому та задньому відділам кишечника, що виникають як впинання покривів на передньому та задньому кінцях зародка.

Із мезодерми утворюється мускулатура, жирове тіло, серце з аортою, гемоцити. Мезодерма бере участь також у розвитку статевої системи. Статевий зачаток, як правило, відокремлюється значно раніше від інших тканин у вигляді парної групи клітин біля заднього кінця зародка.

Ентодерма, з якої походить середня кишка, у різних комах може будуватися двома шляхами: або за рахунок ядер, що залишилися в товщі жовтка й мігрували до зародкової смужки, або з невеличких зачатків на дні передньої та задньої кишок, які розростаються назустріч один одному, доки не утвориться суцільна трубка -- кишечник.

Водночас із диференціацією зародкових листків над зародком виникають дві оболонки -- зовнішня, або сероза, та внутрішня, або амніон. Зародок опиняється під захистом цих оболонок, що забезпечують надійніші умови для нормального розвитку ембріона.

Паралельно з розростанням зародка в оболонках починається його сегментація. На головному кінці з'являються зачатки очей, відокремлюються сегменти голови, грудей та черевця. З'являються зачатки кінцівок, у тому числі й на черевці. Пізніше черевні кінцівки зникають. Мезодерма при цьому теж сегментусться на кілька целомічних мішечків, які потім розпадаються.

Урешті-решт увесь жовток вичерпується, і сформований зародок заповнює все яйце. Він прогризає чи прориває оболонку яйця й виходить назовні.

Розділ 2. Постембріональний розвиток комах

Постембріональний розвиток комах відбувається з метаморфозом і має епіморфний характер. Це означає, що з яйця виходить личинка з усіма сегментами, яка більш-менш відрізняється від дорослої особини -- імаго. Розрізняють два основні типи метаморфозу -- неповне та повне перетворення.

2.1 Неповне перетворення

При неповному перетворенні, або геміметаболії, комаха проходить такі фази розвитку: яйце, личинка, імаго.

З яйця виходить личинка, зовні схожа на дорослу особину. Вона має фасеткові очі, такий самий як і в дорослих ротовий апарат, а на старших стадіях -- зовнішні зачатки крил.

Спосіб життя личинок багатьох видів з неповним перетворенням і дорослих комах однаковий. Ці личинки звуться німфами.

Окрему модифікацію становлять так звані наяди -- личинки одноденок, бабок і веснянок. Вони теж схожі на імаго, мають фасеткові очі й на старших стадіях -- зачатки крил, але живуть у воді й мають спеціальні личинкові органи -- ябра, маску (личинки бабок) тощо.

Ріст і розвиток личинки супроводжуються періодичними линяннями, кількість яких, як правило, стала для певних таксонів (найчастіше родин). З кожним линянням личинка за розмірами, пропорціями тіла, розвитком крил наближається до дорослої фази; під час останнього линяння вона перетворюється на імаго.

2.2 Повне перетворення

При повному перетворенні, або голометаболії, комахи проходять такі фази: яйце, личинка, лялечка, імаго.

З яйця виходить личинка, яка різко відрізняється від імаго більшою гомономністю метамерії, відсутністю зовнішніх зачатків крил, слабкішим розвитком органів чуття. Вона не має фасеткових очей, антени її значно коротші; часто ротовий апарат у неї інший, ніж у дорослої комахи (наприклад, у гусені метеликів -- гризучий, а в імаго -- сисний). Личинки комах із повним перетворенням живуть в інших умовах, ніж дорослі, і з ними не зустрічаються. Більшість органів личинки має тимчасовий характер, наприклад черевні ноги в личинок метеликів та пильщиків, шовковидільні залози у гусені метеликів, личинок деяких ос, їздців, пильщиків тощо.

Личинки комах із повним перетворенням дуже різноманітні

1 - муравьиный лев;2 - малярийный комар; 3 - комар - кусака; 4 - львинка; 5 - долгоножка; 6 - слепень; 7 - комнатная муха; 8 - чехлик ручейника Grammotaulius; 9 - мешочница, гусеница в чехлике; 10 - пяденица; 11 - тутовый шелкопряд.

Серед них трапляються червоподібні, малорухомі, з м'якими покривами, інколи навіть без голови (личинки мух), часто безногі або зі слабко розвиненими грудними ногами (личинки жуків, перетинчастокрилих). Інші (гусенеподібні) більш рухомі, з трьома парами грудних і 2 -- 8 парами коротеньких черевних ніг (гусінь метеликів, личинки пильщиків). Рідше трапляються рухомі личинки з твердими покривами, добре розвиненими грудними кінцівками та ротовим апаратом із гострими щелепами. Це хижі личинки жуків-турунів, плавунців, сітчастокрилих.

Личинкові ознаки зберігаються під час усієї личинкової фази. Із кожним линянням личинка лише збільшується в розмірах, а необхідні для метаморфозу зміни відсуваються до останнього личинкового линяння. Закінчивши свій ріст, личинка останньої стадії припиняє живлення, стає нерухомою, линяє востаннє й перетворюється на лялечку.

Часто перед заляльку- ванням личинка оточує себе коконом із шовку чи часточок субстрату, скріплених шовком або виділеннями мальпігієвих судин (у метеликів, пильщиків, їздців). Усередині цього кокона відбувається залялькування, кокон захищає лялечку від несприятливих впливів. Багато личинок жуків і гусені метеликів не роблять кокона, а заляльковуються в ґрунті, утворюючи порожнину -- комірку, або колисочку, часто укріплену екскрементами. Іноді місцем залялькування є стебла рослин, скручене листя. Буває й відкрите залялькування, наприклад у денних метеликів.

Розрізняють три типи лялечок: відкриті, покриті й приховані.

У відкритих зачатки крил і кінцівок вільні, лише притиснуті до тіла (більшість жуків, перетинчастокрилих, бліх, багатьох двокрилих та ін.). У покритих лялечок імагінальні придатки тісно зрощені з тілом унаслідок того, що личинка при останньому линянні виділяє секрет, який при затвердінні вкриває лялечку твердою оболонкою (більшість метеликів, деякі жуки та ін.). Приховані лялечки вкриті шкіркою останньої личинкової стадії, яка не скидається, а утворює несправжній кокон -- пупарій, усередині якого міститься типова вільна лялечка (у вищих двокрилих, або мух).

Лялечка нерухома, але це тільки зовнішнє враження: на цій фазі відбуваються інтенсивні процеси внутрішньої перебудови -- гістоліз та гістогенез. Оскільки характер руху імаго, особливо політ, і його живлення інакші, ніж у личинкової фази, то і м'язи, і травна система, а часто й ротовий апарат, кінцівки та інші личинкові органи мають зовсім перебудуватися. Більшість органів личинки руйнується; цей процес зветься гістолізом. Він відбувається фагоцитозом, автолізом (самоперетравлення), а також за допомогою ферментів. У різних комах переважає той чи інший механізм, але найчастіше діють усі три: гемоцити виділяють у гемолімфу ферменти, які руйнують тканини; їх залишки фагоцитуються гемоцитами. Крім того, в деяких тканинах відбувається автоліз.

Коли гістоліз досягає свого піку, внутрішні органи лялечки перетворюються на напіврідку масу, яка складається з гемолімфи, збагаченої продуктами розпаду. Не руйнуються лише нервова, статева системи та спинна кровоносна судина. Нервова система може доповнюватися новими клітинами, в ній можуть концентруватися ганглії, проте вона ніколи не втрачає своєї цілісності.

Паралельно з гістолізом відбувається гістогенез -- побудова імагінальних органів. Органи дорослої комахи формуються з особливих зачатків -- імагінальних дисків. Це невеличкі скупчення недиференційованих клітин, розташовані в певних місцях тіла личинки. Кожен імагінальний диск має своє призначення: є диски, з яких утворюються крила, кінцівки, певні ділянки кишечника, фасеткові очі тощо. Імагінальні диски закладаються ще під час ембріонального розвитку або в ранніх личинок; протягом личинкового розвитку вони ростуть, але не диференціюються. Тільки в личинки останньої стадії перед залялькуванням їхні клітини диференціюються; в лялечки вони розгортаються, утворюючи імагінальні органи. Важливу роль у метаморфозі відіграє жирове тіло. На личинковій фазі в ньому нагромаджуються поживні речовини (жири, білки, вуглеводи), що використовуються як пластичний матеріал і джерело енергії при побудові імагінальних органів.

Висновки

Метаморфоз комах відбувається під контролем гормональної (ендокринної) системи Як уже зазначалося, метаморфоз регулює нейроендокринний комплекс органів, до якого входять нейросекреторні клітини мозку, кардіальні тіла, прилеглі тіла та парна передньогрудна, або проторакальна, залоза. Нейросекреторні клітини мозку виробляють активаційний гормон. Через довгі аксони цих клітин він надходить до кардіальних тіл, а з них - у гемолімфу. У личинок активаційний гормон стимулює роботу проторактальних залоз, які починають виділяти линяльний гормон -- екдізон. Останній впливає на клітини гіподерми, спричиняючи спочатку синтез ферментів, які розчиняють стару кутикулу, а пізніше -- синтез матеріалу для побудови нової кутикули. Крім того, екдізон стимулює ріст і диференціацію всіх тканин личинки, особливо в гонадах, імагінальних дисках тощо. Паралельно з екдізоном при личинкових линяннях виділяється ювенільний (юнацький) гормон, що гальмує метаморфоз, тобто перешкоджає линянню личинки на дорослу фазу. Наявність ювенільного гормону в гемолімфі визначає характер линяння. При високій концентрації ювенільного гормону екдізон гальмує розвиток імагінальних органів та стимулює секрецію личинкової кутикули, і линяння завершується появою чергової личинкової стадії. Зниження концентрації ювенільного гормону визначає линяння личинки на лялечку (або останню личинкову стадію при неповному метаморфозі). Припинення надходження ювенільного гормону в гемолімфу обумовлює линяння лялечки (або останньої личинкової стадії при неповному перетворенні) на імаго.

Походження різних типів метаморфозу становить предмет дискусій. Одні дослідники вважають, що повне перетворення походить від неповного, інші стверджують незалежне походження різних типів перетворення. Найбільш імовірно, що повне та неповне перетворення незалежно походять від архіметаболії -- метаморфозу нижчих комах, у яких є личинкові та німфальні стадії Серед сучасних комах архіметаболія відома у щетинкохвісток (підклас Аріегувоїа) та одноденок (ряд Ер- Ьетегоріега). В останніх з яйця виходить передличинка, або «личиночка», яка ще оточена ембріональною кутикулою, має майже гомономну метамерію, недорозвинені (з неповним числом члеників) антени й хвостові нитки, п'ять простих вічок і живиться ембріональним жовтком. Після першого линяння личиночка переходить в личинку, яка має вже цілком сформовані антени й хвостові нитки, фасеткові очі, зачатки трахейних зябер. На 5 -- 6-йстадіях з'являються зачатки крил, і личинка перетворюється на німфу. Кількість линянь в одноденок становить 25 -- 27. Ще однією особливістю одноденок, на відміну від інших комах, є фаза крилатого субімаго, здатного до польоту. Протягом останньої німфальної стадії починається редукція ротового апарата, перебудова кишечника (він втрачає функ-цію травлення, заповнюється повітрям і перетворюється на аеростатичний апарат) і, навпаки, інтенсивний розвиток крил та статевого апарата. Після окрилення субімаго відбуваються останнє линяння й вихід імаго. Схематично життєвий цикл одноденок можна показати так:

О - (І) - L₁ - L₂ - L₃ - … - N₁ - N₂ - N₃ - … - N₂₅ - SI - I,

де О -- яйце; (I) -- «личиночка»; І -- личинка; N -- німфа; S1 -- субімаго; I -- імаго

Ембріонізація личинкового періоду розвитку (тобто проходження цих стадій в яйці) призводить до неповного перетворення. Навпаки, конденсація німфального періоду у фазу лялечки (замість поступового перетворення) при збереженні личинкового періоду, приводить до повного перетворення.

Виникнення повного перетворення пояснюється тим, що личинка, як правило, живе в іншому субстраті, ніж імаго, що виключає трофічну конкуренцію між різними фазами розвитку. Крім того, у комах із повним перетворенням личинкова фаза спеціалізована до інтенсивного живлення, а імаго - до розмноження та розселення. Тому імагінальне живлення часто називають додатковим: воно слугує не для росту, а для підтримання життєдіяльності й дозрівання статевих продуктів. Подібна тенденція спостерігається й у комах з іншими типами метаморфозу, однак у них вона виражена значно слабше.

Список використаної літератури

1.Зоология беспозвоночных в двух томах. Ред. В. Вестхайде и Р. Ригер. Том 1: от простейших до моллюсков и артропод.

2. Щербак Г. Й., Царичкова Д. Б., Вервес Ю.Г. Зоологія безхребетних. - К.: Либідь, 1995. - кн.2.

3. http://www.twirpx.com/file/934866/

4. http://www.eduspb.ru/enc/32188.html

5. http://obrzv.ru/docs/3411/index-81347.html

6. http://www.entomologa.ru/termin/988.htm

7. http://byology.ru/?paged=52

8. http://наживца.рф/

9. http://vegun.ru/g8/310-vesnjanki.html

10. http://www.snob.ru/profile/25981/blog/51825

11.http://modernlibz.ru/books/bse/bolshaya_sovetskaya_enciklopediya_na/read_37

12. http://www.entomologa.ru/termin/1034.htm

Размещено на Allbest.ru