Метаморфоз у насекомых

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Зоология беспозвоночных»

На тему: «Метаморфоз у насекомых»

Выполнила: студентка 1 курса 3 группы

Ветеринарно-биологического факультета

Булычева Юлия Игоревна

Научный руководитель:

Жеребина Любовь Сергеевна

Москва 2014 г.

Содержание

Введение

1. Метаморфоз у насекомых

1.1 Метаморфоз с полным превращением

1.2 Метаморфоз с неполным превращением

1.3 Физиология метаморфоза

1.4 Функциональная роль стадий метаморфоза

Заключение

Источники

Введение

Метаморфоз у насекомых - морфологические изменения в процессе постэмбрионального развития при переходе от личинки к взрослому насекомому -- имаго. В том случае, когда между личинкой и имаго возникает покоящаяся стадия, или куколка, перестройка организма личинки происходит именно в ней.

Исходной формой развития является свойственное самым примитивным насекомым прямое развитие без метаморфоза, унаследованное, по - видимому, от предковых форм. Сохранение столь примитивной особенности обусловлено тем, что низшие насекомые в течение всей жизни (как и многоножки, от которых они, вероятно, произошли) ведут малоактивный скрытный образ жизни в почве и подстилке. И молодь, и взрослые особи биологически почти не отличаются друг от друга.

Прогрессивное развитие насекомых, выразившееся в появлении крыльев, усложнении нервной системы и органов чувств, специализации конечностей и т. п., скорее всего было связано с активизацией их поведения и переходом в новую среду обитания. Они заселили поверхность почвы и растений, освоили воздушную и водную среды. Возникавшие при этом изменения, вероятно, в первую очередь затрагивали более подвижных взрослых насекомых. Различия между ними и личинками должны были постепенно усиливаться. Вследствие этого развитие личинки по сути дела становилось "превращением" в имаго, т. е. метаморфозом.

Приспособление личиночных стадий к обитанию в одних условиях, а имаго - в совершенно других все сильнее и сильнее увеличивало разрыв между ними и сделало в конце концов невозможным переход от одной стадии к другой путем последовательных изменений с помощью линек. При этом цикл развития насекомых удлинился бы. Ведь даже у примитивных гемиметаболических насекомых (например, поденки) для завершения метаморфоза требуется более двух десятков линек. Происходившее же на самом деле сокращение числа линек привело к тому, что изменения во время каждой из них становились все более резкими и глубокими. Понадобилось появление особого периода, во время которого и осуществлялась бы эта коренная перестройка организма. Именно стадия куколки и является, по существу, этим особым периодом.

Под покровом куколки происходят изменения, которые не могли бы совершаться постепенно, без ущерба для жизни личинки, например преобразование ротовых органов. Таким образом, у низших насекомых процесс питания, накопления в теле питательных материалов и преобразование строения тела идут параллельно, тогда как у высших Insecta они разбиты на два периода: личиночный, или фаза питания, и куколковый, или фаза изменения организации, приводящая животное к взрослому состоянию.

1. Метаморфоз у насекомых

1.1 Метаморфоз с полным превращением

Этот тип развития, или анаморфоз, характерен для отрядов бессяжковые, ногохвостки, двухвостки и щетинохвостки. Выходящая из яйца личинка, по сравнению со взрослым насекомым, имеет меньшее количество брюшных сегментов, недоразвитые ротовые органы и брюшные придатки. Недостающие сегменты образуются в процессе последовательных линек из особой зоны роста, расположенной на конце брюшка.

Протоморфоз наблюдается у представителей отрядов Выходящая из яйца личинка похожа на взрослое насекомое и имеет такое же количество сегментов, которые, однако, еще не разделены на грудные и брюшные. В процессе последовательных линек происходит их дифференциация, увеличение количества члеников усиков и церков, а также развитие половой системы. Отличительной чертой протоморфоза является линька во взрослом состоянии.

Личинки голометаболических насекомых имеют более упрощенное строение по сравнению с имаго. У них нет сложных глаз, зачатков крыльев; ротовой аппарат грызущего типа, усики и ноги короткие. По развитости конечностей различают четыре типа личинок: протоподные, олигоподные, полиподные и аподные. Протоподные личинки характерны для пчел и ос. У них имеются лишь зачатки грудных ног. Эти личинки малоподвижны, развиваются в сотах с заботой со стороны рабочих особей. Олигоподные личинки встречаются чаще других, для них характерно нормальное развитие трех пар ходильных ног. К олигоподным относятся личинки жуков, сетчатокрылых. Полиподные личинки, или гусеницы, обладают, кроме трех пар грудных ног, еще нескольколькими парами ложных ножек на брюшке. Брюшные ножки представляют выступы брюшной стенки тела и несут крючочки и шипики на подошве. Гусеницы характерны для бабочек и пилильщиков. Аподные, или безногие, личинки наблюдаются в отряде двукрылых, а также у некоторых жуков (личинки усачей, златок), бабочек.

По способам движения личинки насекомых с полным превращением подразделяются: на камподеовидные с длинным, гибким телом, бегательными ногами чувствующими церками (жужелицы, стафилоны); эруковидные с мясистым, слабоизогнутым телом и конечностями или без них (майский жук, навозник, бронзовок); проволочниковые - с жестким телом, круглым в поперечнике, с опорными церками - урогомфами (жуки-щелкуны и чернотелки) и червеобразные - безногие (большинство личинок относят к ним).

Согласно теории Берлезе, эмбрион проходит в яйце несколько стадий, на которых возможно вылупление. Основанная на этой концепции классификация делит личинок по этим стадиям.

Самая ранняя стадия, на которой возможно вылупление - протоподиальная, т.е. стадия, на которой ещё не заложились ноги. На этой стадии могут вылупиться те личинки, которые сразу же попадут в богатую питательную среду, близкую к яйцевой. Такие протоподные личинки характерны для паразитов - наездников.

На следующей стадии (полиподиальной) у личинки закладываются ноги - как грудные, так и брюшные. Вышедшие на этой стадии личинки - Полиподные -- имеют ложноножки (гусеницы, пилильщики, Mecoptera).

Далее идёт редукция брюшных ног, личинка переходит в олигоподиальную стадию. На этой стадии вылупляются классические камподевидные олигоподные личинки жуков и сетчатокрылые.

У некоторых насекомых за олигоподиальной стадией следует дальнейшая редукция и грудных ног. Эмбрион переходит в аподиальную стадию, становится вторично безногим. Аподные червеобразные личинки характерны для мух и общественных перепончатокрылых.

Оставшиеся насекомые переходят в эмбриональном развитии в постолигоподиальную стадию и вылупляются как Hemimetabola.

1.2 Метаморфоз с неполным превращением

Неполное превращение имеет три модификации -- гипоморфоз, гиперморфоз и гемиметаморфоз. Гипоморфоз, или пониженное неполное превращение, наблюдается в отрядах тараканосверчков, гемимерид, пухоедов, вшей, а также у части таракановых, палочников, прямокрылых, клопов и сеноедов. Он характерен только для вторичнобескрылых насекомых (утративших крылья в процессе эволюции). Из-за отсутствия крыльев личинки очень сходны со взрослыми насекомыми, отличаясь незначительными деталями внешнего строения и отсутствием половой системы.

Гиперморфоз, или повышенное неполное превращение, наблюдается у трипсов, а также у алейродид и самцов кокцид. Его отличительной особенностью является покоящаяся личинка последнего возраста, рассматриваемая как аналог куколки. Некоторые исследователи рассматривают этот вариант как переходный к полному превращению.

Голометаморфоз, или полное превращение, характерен для сетчатокрылых, верблюдок, большекрылых, скорпионовых мух, ручейников, бабочек, перепончатокрылых и блох, а также для большинства жуков и двукрылых. Он характеризуется прохождением четырех стадий развития -- яйца, личинки, куколки и имаго. При этом из яйца вылупляется личинка, не похожая на взрослое насекомое: она имеет иной тип ротового аппарата и, по сравнению с имаго, обитает в совершенно иных условиях. Личиночные линьки (от 1 до 6 и более) заканчиваются превращением в покоящуюся стадию -- куколку. После определенного периода покоя из куколки выходит взрослое насекомое.

У веерокрылых, а также у некоторых жуков и двукрылых наблюдается гиперметаморфоз, или избыточное полное превращение. Его отличительной чертой является наличие нескольких личиночных форм. Личинки младших возрастов -- свободноживущие и очень подвижные, тогда как личинки старших возрастов малоподвижны, поскольку являются эктопаразитами насекомых.

Гемиметаморфоз, или неполное превращение, характерен для представителей отрядов поденок, стрекоз, богомолов, термитов, веснянок, эмбий, уховерток, а также для большинства таракановых, палочников, прямокрылых, сеноедов, клопов и равнокрылых. Гемиметаморфоз характеризуется прохождением трех стадий развития -- яйца, личинки и взрослого насекомого. Выходящая из яйца личинка похожа на взрослое насекомое, имеет тот же тип ротового аппарата и, чаще всего, обитает в тех же биотопах, что и имаго. Проходя определенное количество линек, она превращается во взрослое насекомое. За это время у нее развиваются крылья и формируется половая система. Для поденок характерно наличие двух крылатых стадий, разделенных линькой. Первая -- субимаго -- является неполовозрелой. Половая система развивается только после ее линьки в имаго. Из-за этого развитие поденок часто рассматривают как видоизмененный протоморфоз.

метаморфоз полный превращение личинка

1.3 Физиология метаморфоза

Метаморфоз сопровождается, как внешними, так и внутренними изменениями. Важнейшую роль при метаморфозе играют гормоны.

При неполном превращении внутренние изменения протекают постепенно и при переходе во взрослую фазу не сопровождаются коренной перестройкой всей личиночной организации; многие органы личинок сохраняются у имаго. Даже зачатки яичников и семенников обнаруживаются уже у личинок первого возраста, развиваются постепенно и при переходе во взрослую стадию у одних видов превращаются во вполне зрелые половые железы, у других доразвиваются во взрослом состоянии.

Совсем иной характер внутренних изменений имеют насекомые с полным превращением. Их личинки резко отличаются от имаго, поэтому переход во взрослую стадию неизбежно требует коренной перестройки всей морфологической и биологической организации. Эта перестройка происходит в основном в стадии куколки и слагается из двух процессов -- гистолиза и гистогенеза.

Сущность гистолиза состоит в уничтожении личиночных органов, сопровождаемым проникновением и внедрением в ткани гемоцитов. Содержимое куколки как бы возвращается к недифференцированному состоянию яйца. Гистолизу подвергаются все системы организма личинки, кроме нервной, половой, а также спинного сосуда.

В дальнейшем гистолиз сменяется гистогенезом, конечной целью которого является построение из образовавшейся жидкой массы новых, имагинальных органов. Важную роль при гистогенезе также играют имагинальные зачатки -- группы клеток, из которых возникают те или иные ткани и органы.

Существеннейшую роль при метаморфозе играет эндокринная система. Рост и развитие насекомых регулируются нейросекреторными клетками головного мозга, кардиальными телами, прилежащими телами и переднегрудными железами. Мозговой гормон через аксоны мозга переносится к кардиальным телам, а оттуда -- в кровь. Он стимулирует обмен веществ, а также переднегрудные железы, вырабатывающие гормон линьки экдизон. Прилежащие тела выделяют ювенильный гормон, который препятствует линьке во взрослую фазу и стимулирует рост и развитие личиночных органов. С возрастом рост тела личинки опережает рост ювенильных тел, и их роль постепенно затухает. Поступление ювенильного гормона в кровь прекращается и насекомое вступает в стадию имаго.

1.4 Функциональная роль стадий метаморфоза

Для насекомых характерно разделение функций не только в пространстве (дифференциация органов), но и во времени: в течение онтогенеза происходит не только смена функций отдельных органов, но меняются и основные функции организма как целого.

Для личиночных стадий насекомых характерна функция питания, накопления пластических и энергетических веществ, а для имаго -- функция размножения. Функция расселения может выполняться как имагинальной, так и личиночными стадиями. Большинству насекомых, как несомненно прогрессивной группе, свойственно активное расселение, осуществляемое полётом. Поэтому весь облик имаго большей части крылатых насекомых -- это облик расселяющейся стадии.

Иногда имагинальная стадия выполняет только функции видовой жизни -- расселительную и размножения, утрачивая функцию питания. Однако выполнение функций расселения и размножения часто протекает в различные сроки; часто расселение происходит в те сроки, когда половые продукты ещё не созрели. Так, самки многих совок совершают перелёты, когда их яичники ещё не созрели. Более того, после созревания половых продуктов они отяжелевают настолько, что теряют способность даже к небольшим взлётам. Расселительную функцию иногда имеют и брачные полёты, особенно у общественных насекомых. Таким образом, у многих насекомых можно говорить о возрастном функциональном разделении стадии имаго на две «подстадии»: расселительную и репродуктивную.

Утрата имаго расселительной функции ведёт к регрессивному развитию взрослых особей. Одним из наиболее ярких примеров этого являются червецы и щитовки. Функция расселения у червецов выполняется личинками I возраста, так называемыми бродяжками. Расселение вышедших из яиц бродяжек совершается в основном пассивно, переносом ветром, иногда на очень большие расстояния. Попав в благоприятные условия на кормовые растения, подвижные шестиногие личинки переползают на них и прикрепляются в наиболее удобных для сосания местах. Дальнейшее развитие самок сопровождается впечатляющими регрессивными изменениями -- редукцией, вплоть до полной утраты, ног, органов чувств (усиков, глаз), развитием пассивных органов защиты (щитков) и прогрессивным развитием репродуктивных органов (у многих щитовок к концу яйцекладки тело самки представляет собой щиток, прикрывающий яйца, количество которых может исчисляться тысячами). Утрата расселительный функции имаго также характерна для многих паразитических насекомых, к примеру, для веерокрылых.

Заключение

Т. О., метаморфоз позволяет ювенильным и взрослым формам занимать разные местообитания и использовать разные пищевые ресурсы, что снижает конкуренцию между этими формами. Например, нимфы стрекоз (наяды) питаются водными насекомыми и дышат жабрами, тогда как пищу взрослых стрекоз составляют наземные насекомые; стрекозы живут в воздушной среде и дышат трахеями. Гусеницы бабочек используют в пищу в основном листья, и ротовой аппарат у них грызущего типа, взрослые же бабочки питаются нектаром, и ротовой аппарат у них сосущего типа.

Взрослые насекомые, как правило, не растут после последней личиночной линьки, следовательно, благодаря метаморфозу, незрелые формы могут питаться и увеличиваться в размерах.

Источники

1. Шарова И. Х. Зоология беспозвоночных. - М.:ВЛАДОС, 1999

2. Бей-Биенко Г. Я. Общая энтомология. -- М.: Высшая школа, 1980

3. Догель В. А. Зоология беспозвоночных. - М.: Высшая школа, 1981

Размещено на Allbest.ru