Охарактеризуйте роль каждой из стадий развития с полным превращением в жизни насекомых кратко

Обновлено: 05.07.2024

У насекомых с полным превращением (с метаморфозом) четыре этапа развития: яйцо — личинка — куколка — взрослое насекомое (имаго).

С полным превращением происходит развитие у чешуекрылых (бабочек), жесткокрылых (жуков), двукрылых, перепончатокрылых, блох.

У этих насекомых личинки отличаются от взрослых особей и часто напоминают червей. Тело личинок вытянутое, нет крыльев и усиков. У них не бывает сложных глаз.

Образ жизни личинок и имаго отличается: обычно они обитают в разных местах, питаются разной пищей. Поэтому между личинками и взрослыми насекомыми одного вида нет конкуренции, что способствует их выживанию.

Личинки активно питаются, несколько раз линяют и быстро растут. После последней линьки личинка превращаются в малоподвижную куколку, внутри которой происходит перестройка организма. Через некоторое время из куколки появляется взрослое насекомое.

Бабочки отличаются от представителей других отрядов строением крыльев и ротового аппарата. У них две пары чешуйчатых крыльев, а ротовой аппарат сосущий в виде закрученного спиралью хоботка.

Бабочек называют Чешуекрылыми из-за особенностей их крыльев — они покрыты мелкими чешуйками из хитина. Чешуйки как раз и создают на крыльях разнообразные узоры.

Каждый вид бабочек имеет свою особую окраску крыльев. У некоторых бабочек маскирующая окраска, она помогает животному становиться незаметным в траве или на дереве. У других видов крылья, наоборот, яркие и привлекают внимание. Такая окраска у несъедобных бабочек, она предупреждает врагов об опасности.

У бабочек ротовой аппарат представлен хоботком, закрученным в виде спирали и предназначен для высасывания нектара из цветков. Личинки чешуекрылых (гусеницы) поедают в основном растительные ткани и у них ротовой аппарат грызущий.

У гусениц некоторых видов чешуекрылых (например, тутового шелкопряда) на нижней губе есть шёлкоотделительная железа. При окукливании они образуют кокон из тонких шёлковых нитей.

Одомашненную бабочку тутового шелкопряда люди с давних времён разводят для производства натурального шёлка.

У жуков две пары крыльев: передние жёсткие надкрылья, выполняющие защитную функцию, и задние кожистые, которые используются для полёта. У взрослых жуков ротовой аппарат грызущего типа. Большинство видов жуков питается растительной пищей, но есть среди них хищники, а также такие виды, которые поедают падаль.

Личинки у жуков разные. У некоторых видов они хищные и живут открыто. У других личинки червеобразные и малоподвижные, питаются растительной пищей или органическими остатками.

Из двукрылых больше всего нам знакомы комары и мухи. У них развита только одна пара перепончатых крыльев. Вторая пара редуцирована и видоизменилась в жужжальца.

У двукрылых разные типы ротового аппарата: у одних видов он колюще-сосущий, а у других — лижущий. Многие двукрылые питаются кровью (самки комаров, мошки, слепни), другие — нектаром и пыльцой цветков (самцы комаров, мухи-сирфиды). Есть среди двукрылых также хищники (ктыри).

Мухи откладывают яйца на различных отходах. Там и развиваются их безногие и безголовые личинки, которые питаются разлагающимися веществами, растут, меняют окраску и через некоторое время превращаются в куколку. Через несколько дней из куколки выходит муха.

К этому отряду относятся пчёлы, муравьи, шмели, осы, пилильщики, наездники. У взрослых насекомых две пары перепончатых крыльев (рабочие муравьи бескрылые).

Отряд Блохи включает паразитических насекомых, сосущих кровь у грызунов, других млекопитающих и человека. У этих насекомых нет крыльев, а ротовой аппарат колюще-сосущий. Задние ноги длиннее передних, с их помощью блохи прыгают. Блохи чрезвычайно опасны тем, что являются переносчиками возбудителей чумы.

При неполном превращении насекомые не проходят неподвижную фазу своего развития. У них оно состоит из трех стадий: яйцо, личинка, имаго. При этом питание происходит одним видом пищи, из-за чего возникает конкуренция между личинками и имаго, что чревато уничтожением соперника. При полном превращении насекомые проходят неподвижную стадию. В таком случае оно включает четыре этапа: яйцо, личинка, куколка, имаго. При таком развитии взрослые особи питаются отдельно от промежуточных форм.

При неполном развитии из яиц появляются личинки, которые внешне схожи с родителями, но у них отсутствуют крылья, не развиты многие системы, например, половая. Личинки растут и питаются до тех пор, пока не станут половозрелыми.

№ 2. Охарактеризуйте роль каждой из стадий развития с полным превращением в жизни насекомых.

Полное превращение насекомых – это цельный, полный процесс, для которого характерно прохождение молодым организмом всех стадий развития, включая: яйцо, личинку, куколку, имаго. Личинки таких насекомых мало схожи с взрослыми особями, ведь у них отсутствуют крылья, сложные глаза, а вместо привычного типа ротовой полости – особый тип ротовых органов. Сегменты тела личинки однородные – отсутствует деление тела на грудной и брюшной отделы.

Характеристика стадий полного превращения:

Яйцо. Это неподвижная стадия, в течение которой формируется эмбрион, который находится в плотной оболочке, используя запасные питательные вещества. Когда стадия заканчивается, оболочка яйца разрывается, а личинка выходит наружу.

Личинка. Стадия подвижна, а личинка к этому времени уже способна самостоятельно питаться. Главной биологической задачей личинки является интенсивное питание и увеличение своих размеров.

Куколка. Насекомое в неподвижной форме пребывает в твердой оболочке в укромных местах. В этот период происходят весомые перемены в теле маленькой особи, после чего оно приобретает вид, схожий с чертами взрослой особи.

Имаго. Особь уже имеет все органы, которые присущи представителям своего семейства, вида и рода, и способна к воспроизводству.

Полное превращение и изменения внешнего вида насекомых

Этот тип метаморфоза характерен для жуков, чешуекрылых, мух, трипсов и др. [3]

Смена стадий при полном метаморфозе часто сопровождается резким изменением внешнего облика насекомого. Например, яйцо, личинка, куколка и имаго у мух или бабочек выглядят совершенно не похоже друг на друга. [3] (фото)

Характеристики стадий

Яйцо. Неподвижная стадия, на протяжении которой формирующийся эмбрион находится внутри плотной оболочки. Он использует запасные питательные вещества и на протяжении большего или меньшего периода времени приобретает основные черты строения следующего этапа развития. По окончании данной стадии оболочки яйца разрываются, и наружу выходит личинка. [3]

Каннибализм у личинок божьей коровки

У некоторых хищных насекомых, например, божьих коровок, процесс выхода из яйца ассоциирован с интересным явлением – каннибализмом между молодыми особями. Сразу после освобождения от плодной оболочки личинкам требуется питание, и в его отсутствии они могут уничтожать и поедать друг друга. (фото) Это нельзя назвать однозначной особенностью только насекомых с полным превращением, однако среди них подобных примеров больше, нежели среди организмов с неполным метаморфозом. [2]

Куколка. Стадия, на протяжении которой насекомое в неподвижной форме пребывает в укромных местах, покрываясь оболочкой. В данный период в организме насекомого с полным превращением происходят не определяемые со стороны, но значительные перемены в анатомии тела, по ее окончании организм приобретает все черты взрослого, после чего особь покидает кокон. В конце стадии куколки при раздражении извне насекомое иногда может проявлять некоторую подвижность. [3]

Имаго. Имеет все органы, присущие представителям своего семейства, рода и вида, способно к воспроизводству. [3]

Метаморфо́з насеко́мых, подобно метаморфозу у других животных, является глубокой перестройкой внутреннего и внешнего строения организма на протяжении его жизни. В соответствии с этим, постэмбриональное развитие насекомого делится как минимум на две четко ограниченные стадии развития: личинку и имаго. Во многих случаях в процессе развития насекомое проходит дополнительные стадии: куколку, триунгулин и др.

В зависимости от числа стадий развития, у подавляющего большинства насекомых различают два основных типа метаморфоза: неполное и полное превращение. По этим двум типам превращения крылатые насекомые разделяются на две большие группы — насекомых с неполным превращением и насекомых с полным превращением. Следовательно, основная черта биологии насекомых — способ метаморфоза — явилась важнейшим критерием в их классификации.

Содержание

Стадия личинки

Жизнь личинки начинается после выхода из яйца. Сразу после вылупления личинка нередко ещё лишена своей нормальной окраски, обычно бесцветная или беловатая и имеет мягкие покровы. Но у открыто живущих личинок окрашивание и затвердевание покровов происходят очень быстро и личинка приобретает нормальный вид. Создаются стимулы питания, у некоторых — после переваривания остатков эмбрионального желтка и вывода экскрементов. Личинка вступает в пору усиленного питания, роста и развития. Рост и развитие сопровождаются периодическими линьками — сбрасыванием кутикулы. Благодаря линькам происходит увеличение тела и наружные его изменения.

Число линек в течение развития личинки изменяется от трёх (мухи) до 25—30 (подёнки и веснянки). После каждой линьки личинка переходит в следующий возраст, поэтому линьки разделяют между собой возраста личинок, при этом количество возрастов равно количеству линек.

Увеличение массы тела с каждой последующей линькой иногда подчиняется геометрической прогрессии со знаменателем q=2. Таким образом, масса тела личинки n-го возраста будет определяться следующей формулой:

где a₁ — масса тела в первом возрасте. Однако такая зависимость наблюдается далеко не всегда: знаменатель прогрессии сильно зависит от условий питания и видовых особенностей. Так, например, гусеницы тутового шелкопряда за пять возрастов увеличивает массу тела в 10 000 раз.

Существенным является вопрос об определении возраста личинок. Без точного определения возрастов невозможно успешно организовать борьбу с вредителем, сигнализировать о сроках его развития или изучать биологию насекомого. Установление возраста по размерам тела ненадежно, так как в зависимости от состояния личинки ее сегменты могут быть растянуты либо тесно сближены друг с другом, поэтому размеры личинок каждого возраста могут перекрываться соседними возрастами.

У насекомых с неполным превращением возраста личинок обычно хорошо различаются по ряду признаков — степени развития крыловых зачаток, числу члеников в усиках и др. Развитие личинок здесь сопровождается существенными внешними их изменениями.

У личинок насекомых с полным превращением переход их из одного возраста в другой проявляется главным образом в увеличении размеров тела, которые, однако, изменчивы. Поэтому для определения возраста у этих личинок обычно измеряют размеры твердых, нерастягивающихся частей тела, например, головной капсулы.

Типы метаморфоза у насекомых

Неполное превращение

Неполное превращение, или гемиметаморфоз (лат. hemimetamorphosis ), в целом характеризуется прохождением лишь трех стадий — яйца, личинки и имаго. Личинки насекомых с неполным превращением внешне сходны со взрослыми особями и, подобно последним, имеют сложные глаза, такие же, как у взрослых, ротовые органы и в более старших возрастах — хорошо выраженные наружные зачатки крыльев. Помимо этого, у многих насекомых с неполным превращением личинки ведут сходный с имаго образ жизни и могут встречаться совместно с последними.

В качестве подтипа гемиметаморфоза выделяют также его упрощение — гипоморфоз (лат. hypomorphosis ), характерный для вторично бескрылых представителей насекомых с неполным превращением — вшей, пухоедов, некоторых тараканов, прямокрылых и др. При гипоморфозе нимфы внешне практически неотличимы от имаго. Прежде считалось даже, что эти насекомые развиваются без превращения.

Полное превращение

Полное превращение, или голометаморфоз (лат. holometamorphosis ), характеризуется прохождением от четырех до пяти стадий — яйца, личинки, куколки, имаго и иногда предкуколки.

Личинки насекомых с полным превращением, как правило, мало похожи на взрослых особей, поэтому называются истинными личинками. Действительно, трудно узнать в червеобразной личинке жука или гусенице бабочки взрослое крылатое насекомое. При этом личинка всегда лишена сложных глаз, наружных зачатков крыльев и часто имеет иной тип ротовых органов, нежели взрослые особи. Нередко сегменты тела истинной личинки однородны, то есть отсутствует резкое разделение тела на грудной и брюшной отделы. Помимо того, истинные личинки живут в иной среде, чем взрослые. В связи с этим большинство органов истинных личинок имеют временный или, как говорят, провизорный характер, выполняя функции чисто личиночной жизни. От этих органов у взрослых насекомых обычно не остается и следа. К числу провизорных органов личинок относятся: брюшные ноги, ротовой аппарат, паутинные железы и т. д.

Основная масса истинных личинок относится к трем группам:

Камподеовидные — внешне сходны с двухвостками, подвижные, обычно темноокрашенные личинки с плотными покровами и тремя парами грудных ног, хорошо обособленной прогнатической головой и часто со щетинками на конце тела (жужелицы, плавунцы, сетчатокрылые и др.);
Червеобразные — малоподвижные, светлоокрашенные личинки, лишенные брюшных и грудных ног или с короткими грудными ногами (двукрылые, многие перепончатокрылые, многие жуки);
Гусеницеобразные, или эруковидные, — умеренно подвижные личинки с тремя парами грудных ног и 2-8 парами брюшных (личинки скорпионниц, гусеницы, ложногусеницы).

Другая классификация истинных личинок основывается на тех стадиях развития эмбриона, при прохождении которых происходит вылупление из яйца:

Полиподные — то же, что гусеницеобразные личинки;
Олигоподные — каподеовидные и червеобразные личинки, имеющие грудные ноги;
Апоидные — безногие червеобразные личинки.

Наконец, в особую группу выделяются протоподные личинки, свойственные некоторым проктотрупоидам из паразитических перепончатокрылых. Они лишены ног и имеют недоразвитые ротовые части и несегментированное брюшко.

Несходство истинных личинок со взрослой фазой распространяется и на образ жизни — питание, место обитания и пр.

Закончив свой рост, истинная личинка последнего возраста прекращает питание, становится неподвижной, линяет в последний раз и превращается в куколку. Иногда куколке предшествует особая стадия, называемая предкуколкой. По сути это последний возраст истинной личинки, переход в который сопровождается утратой подвижности, сокращением размеров и началом процесса гистолиза задолго до линьки в куколку.

Анаморфоз

Первичное превращение

Первичное превращение, или протоморфоз (лат. protomorphosis ), — второй первичный для насекомых тип метаморфоза, сохранившийся у ногохвосток, двухвосток, щетинохвосток и поденок. Характеризуется наличием двух взрослых стадий: субимаго и имаго. Личинка в целом сходна со взрослой стадией.

Гиперморфоз

Гиперморфоз (лат. hypermorphosis ) — модификация гемиметаморфоза, являющаяся в некотором роде преходной к полному превращению. Характерен для белокрылок, кокцид и трипсов. Его отличие от неполного превращения состоит в появлении в конце развития личинки стадии покоя, называемой иногда ложнокуколкой. Также нимфа этих насекомых (особенно у самцов кокцид) не настолько похожа на взрослое насекомое, как у насекомых с типичным гемиметаморфозом. Однако на стадии покоя при гиперморфозе всё же не происходит настолько сложной перестройки строения, как это происходит при полном превращении.

Гиперметаморфоз

Гиперметаморфоз, или избыточное полное превращение (лат. hypermetamorphosis ), — усложнение полного превращения, характерной особенностью которого является наличие нескольких форм личинок, а иногда и нескольких куколочных стадий. Личинки первого возраста носят особое название — триунгулин. Они обычно камподеовидные, чем резко отличны от личинок второго и последующего возрастов — червеобразных с разной степенью развития грудных ног. Столь резкие различия между молодой и старшими личинками связаны с их разным образом жизни: первые после выхода из яйца активно бегают, ищут добычу, но, разыскав её, линяют, превращаясь в паразитических личинок, биологическая роль которых состоит в росте и питании. Избыточное полное превращение характерно для веерокрылых, жужжал, нарывников и др.

Физиология метаморфоза

Метаморфоз сопровождается, помимо внешних, также 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 гистоилз 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 опрережает рост ювенильных тел, и их роль постепенно затухает. Поступление ювенильного гормона в кровь прекращается и насекомое вступает в стадию имаго.

Результатом проводившихся экспериментов по пересадке ювенильных тел в личинку последнего возраста у прямокрылообразных и клопов стало получение дополнительных, ненормально крупных личинок. Так в условиях опыта удается увелить число личиночных возрастов.

Фазовая изменчивость

Особую форму метамоморфоза, проходимую совместно с основным, представляет собой так называемая фазовая изменчивость, открытая первоначально у саранчовых, но затем обнаруженная и у остальных прямокрылых, а также у палочников, бабочек и других насекомых. Сущность её заключается в том, что при возникновении скученности особей изменяются морфологические и биолого-физиологические свойства вида — усиливается пигментация покровов (в основном из-за частиного отложения в них продуктов метаболизма), изменяются пропорции и форма частей тела, ускоряется развитие, меняется поведение. Возникает стадная фаза (лат. phasis gregaria ). При рассеивании особей эти свойства утрачиваются и вид возвращается через переходную фазу (лат. phasis transiens ) в свое исходное состояние — одиночную фазу (лат. phasis solitaria ). Отличия между фазами столь велики, что незнание их природы порождало разделение одного вида на 2 — 3.

Происхождение полного превращения

Несомненно, что полное превращение явилось гигантским скачком в эволюции насекомых и всего типа членистоногих. Относительно его возникновения существует две основных гипотезы. Сторонники обеих согласны, что неполное превращение и, соответственно, его очевидные производные (гипо- и гиперморфоз) произошли от первичного типа метаморфоза — протоморфоза. Что касается возникновения голометаморфоза, мнения расходятся.

Согласно гипотезе независимого происхождения, предложенной М. С. Гиляровым, А. А. Захваткиным и А. Г. Шаровым, полное превращение является эволюционным развитием протоморфоза. При протоморфозе личинки и имаго обычно живут в почве, под растительными останками и в других защищённых местах. Но приобретение крыльев неизбежно способствовало переходу имаго к открытому образу жизни, что, в свою очередь, вынуждало их нежных личинок также жить открыто, под сильным воздействием неблагоприятных условий. Возникла необходимость приспособления личинок к этим условием, которое пошло в итоге двумя путями. В одних случаях развитие стало всё более проходить под защитой яйца. Вылупление всё более запаздывало и происходило на более поздних стадиях развития, то есть осуществлялась эмбрионизация развития. В других случаях личинки перешли к ещё более скрытому образу жизни, благодаря чему у них всё более усиливались червеобразные признаки, происходило деэмбрионизация зародыша. Возник резкий разрыв между стадией личинки и имаго, который был восполнен стадией куколки. Так возник голометаморфоз.

У насекомых же с неполным превращением возникла другая адаптация: эмбрионизация развития. Их личинки стали проходить ранние стадии в яйце, выходя из него уже приспособленными к открытому образу жизни. Само же яйцо стало намного крупнее и богаче питательным желтком.

Сторонники второй гипотезы предполагают, что полное превращения развилось из неполного. Эти представления связаны, в первую очередь, с именами итальянского ученого А. Берлезе и русского исследователя И. И. Ёжикова. По их мнению, личинки насекомых с полным превращением возникли вследствие выхода из яйца на более ранних стадиях развития. Образно говоря, истинные личинки являются свободно живущими эмбрионами. Отличие от предыдущей теории в том, что стадия куколки не является новой стадией в полном смысле слова, а соответствует совокупности нимфальных стадий насекомых с неполным превращением. Одной из причин эмбрионизации считается малое содержание желтка в яйцах насекомых с полным превращением, в результате чего личинка не успевает завершить свое развитие в яйце и вынуждена вылупляться раньше. Противоположно, яйца насекомых с неполным превращением, как более крупные, содержат больше питательного желтка. Поэтому зародыш в своем развитии достигает более поздних стадий и вылупляется уже с признаками имаго.

Существует и третья, менее распространенная гипотеза, согласно которой истинные личинки являются прямыми модификациями нимф, то есть что голометаморфоз развился из гиперморфоза. Причину такой модификации видят в дифференцировании среды обитания и образа жизни личинок и имаго.

Некоторые положения этих гипотез подкрепляют друг друга, другие являются взаимоисключающими. Все это говорит о недостаточности наших знаний об эволюции метаморфоза.

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.

Утрата имаго расселительной функции ведет 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.

Читайте также: