Развитие с неполным превращением характеризуется тем, что из яйцевых оболочек выходит насекомое, близкое по строению ко взрослому, но гораздо меньших размеров. В результате интенсивного питания оно растет, но хитинизированный покров препятствует увеличению линейных размеров и объема. Это приводит к линьке, во время которой сбрасывается хитинизированный покров, ставший тесным. Под ним находится новая мягкая кутикула, лежащая складками.
После сбрасывания старого покрова новая кутикула расправляется. Размеры животного увеличиваются. Проделав несколько линек без образования куколки, животное достигает зрелости, у него развиваются крылья, созревают половые железы, проявляются наружные половые придатки. Так развиваются прямокрылые, вши, клопы и др.
К насекомым с неполным превращением относятся представители отряда прямокрылых: перелетная саранча, кобылки, кузнечики, сверчки. Они имеют ротовые органы грызущего типа, передние крылья у них длинные, узкие и утолщенные, а задние - широкие и мягкие.
Задние ноги прямокрылых очень хорошо развиты и значительно длиннее передних и средних; благодаря им прямокрылые совершают прыжки на большие расстояния.
Саранча — представитель насекомых с неполным превращением
Саранча достигает в длину 5-6см. Она очень прожорлива, питается любыми растениями. Постоянно живет и размножается в зарослях тростника. На территории СНГ местами ее обитания являются берега нижнего течения рек Терека, Кубани, Урала, Амударьи, Сырдарьи. В конце лета самка саранчи откладывает яйца в почву. Они склеены вместе и образуют так называемую кубышку.
Весной из яиц выходят личинки, сходные по строению со взрослыми насекомыми, но ряд органов, в том числе крылья, еще недоразвиты. Таких личинок называют пешей саранчой. Личинки растут, линяют и превращаются во взрослых крылатых насекомых. Перелетная саранча из мест своего постоянного обитания может перелетать на большие расстояния и приносит огромный вред посевам культурных растений. Основной метод борьбы с саранчой - применение различных ядов.
Насекомые с полным превращением, их роль в жизни человека
Развитие насекомых с полным превращением рассмотрим на примере майского жука. При таком развитии из яиц выходит личинка, резко отличающаяся от взрослой особи. При этой форме метаморфоза личинка по мере роста несколько раз линяет. Но для превращения во взрослую форму (имаго) она должна пройти стадию куколки.
У некоторых насекомых куколки подвижны, у других - неподвижны. В этой стадии личиночные органы подвергаются полной перестройке. Большая часть органов разрушается. Сохраняются лишь нервная система, зачатки половых желез и особые закладки - имагинальные диски, за счет которых в это же время формируются органы взрослого насекомого, но остаются они в сжатом, свернутом состоянии.
В то время, когда взрослая форма покидает покровы куколки, в сжатые имагинальные органы поступает кровь и они расправляются, принимают форму, характерную для взрослого насекомого, после чего начинает откладываться хитин и покровы тела твердеют.
К насекомым с полным превращением относятся представители отряда чешуекрылых (бабочек), обладающие двумя парами крыльев. Свое название они получили потому, что их крылья покрыты видоизмененными волосками - чешуйками, которые часто бывают ярко окрашенными и образуют на поверхности крыльев характерные «рисунки».
Бабочки — представители насекомых с полным развитием
На голове у бабочек расположены хорошо развитые фасеточные глаза и пара усиков, имеющих обонятельные органы.
Сегменты грудного отдела соединены друг с другом неподвижно. Грудные ножки не очень сильные, а иногда тонкие и слабые, но чрезвычайно цепкие. С помощью ножек бабочки удерживаются на цветках, стеблях растений, коре деревьев и т.д.
Ротовые органы у взрослых бабочек сосущего типа. Они преобразованы в хоботок, приспособленный для сосания нектара цветов. Личинки, называемые у бабочек гусеницами, имеют ротовые органы грызущего типа. Гусеницы питаются листьями, плодами и другими частями растений.
Гусеницы бабочек имеют прядильные шелкоотделительные железы, которые выделяют вещества, застывающие на воздухе в крепкие нити. Разные виды гусениц используют эти нити различным образом:
- Спускаются с ветвей деревьев;
- опутывают побеги и листья;
- строят специальные чехлики, в которых окукливаются личинки (моли);
- завивают коконы, в которых окукливаются (настоящие шелкопряды и др.).
Бабочки прикрепляют яйца к веткам растений, коре деревьев, т.е. там, где питаются их гусеницы. Найти такие растения бабочкам помогают органы обоняния. При помощи фасеточных глаз бабочки не только различают цвет, но и определяют форму предметов.
Многие бабочки (капустная белянка, луговой мотылек, озимая совка, дубовый шелкопряд и др.) наносят серьезный ущерб сельскому и лесному хозяйству.
Капустная белянка (капустница)
Гусеницы капустной белянки, или капустницы, широко распространенной, приносят большой вред капусте. Установлено, что, хотя гусеницы капустной белянки хорошо заметны на листьях капусты в связи с пестрой окраской и способностью держаться группами, они не подвергаются уничтожению, так как несъедобны, что сочетается с предостерегающей окраской. Зеленая окраска гусениц у многих других видов бабочек является покровительственной.
Гусеница капустной белянки имеет зеленоватый цвет. По бокам тела и на спине у нее расположены желтые полосы и черные точки. После того, как гусеница вырастает, она переползает на дерево, стену, забор и т.п, где превращается в куколку. После выхода из куколки бабочка сидит на одном месте несколько часов, пока не расправятся и не окрепнут ее крылья.
В борьбе с капустной белянкой необходимо выпалывать сорную растительность, собирать и уничтожать гусениц и яйца капустницы.
Если личиночные формы бабочек приносят значительный вред, то взрослые формы приносят большую пользу, опыляя многие виды растений. Кроме того, они служат пищей для птиц.
Шелкопряд
Среди многих видов шелкопрядов, получивших такое название в связи с тем, что их гусеницы превращаются в куколки в шелковистых коконах, большое значение имеет тутовый шелкопряд - единственный полностью одомашненный вид бабочек. Пищей для гусениц тутового шелкопряда служат листья тутового дерева (шелковицы), с чем связано название насекомого.
В природных условиях тутовый шелкопряд не существует. Он впервые был одомашнен Китайцами не менее 2,5-3 тыс. лет назад. Арабы завезли его в Европу в VIII в. В настоящее время шелководство распространено во многих странах мира, в том числе и в СНГ (Кавказ, Средняя Азия, Украина). Человек вывел различные породы тутового шелкопряда, отличающиеся большим количеством шелка в коконе (из 1 кг сырых коконов получают до 90г шелка-сырца).
Хотя у бабочек тутового шелкопряда имеются крылья, но в результате одомашнивания эти насекомые утратили способность летать. Тутовый шелкопряд во взрослом состоянии не питается. Самцы имеют более тонкое брюшко и перистые усики. Оплодотворенные самки откладывают яйца, или грену, после чего вскоре погибают. Грену получают также от бабочек на специальных станциях, где она хранится и рассылается шелководческим хозяйствам.
Гусеницы тутового шелкопряда имеют беловатый цвет и червеобразную форму. На конце брюшка у них есть роговидный придаток. Они ползают сравнительно медленно. Развиваются гусеницы от 40 до 80 дней. Коконы замаривают горячим паром, высушивают, разматывают нити и получают естественный шелк.
В нашей стране шелководство составляет важную отрасль народного хозяйства. В настоящее время ведутся работы не только по улучшению пород тутового шелкопряда, но и по расширению шелководства в более северных районах.
Видео демонстрирует выход бабочки Монарха из кокона
Внутренние изменения насекомых при превращениях
По мере прохождения насекомыми определенных стадий метаморфоза они иногда более, иногда менее заметно меняют свой облик. Тем не менее, происходящие с ними изменения являются не только внешними, но и внутренними.
Процессы метаморфоза протекают, главным образом, под контролем органов эндокринной системы. Как можно было бы предположить, наиболее явные изменения происходят у насекомых с полным превращением, переживающих более заметные преобразования, так как при неполном метаморфозе органы взрослеющей перестраиваются не очень сильно.
В отличие от частичного метаморфоза, полный протекает со значительными изменениями строения тела; это наблюдается по мере всего развития, но особенно масштабно происходит на конечных этапах превращений. При переходе в стадию имеет место глубокая, практически полная перестройка организма под воздействием двух происходящих параллельно процессов - гистолиза и гистогенеза.
Гистолиз
- это процесс разрушения органов, при котором в ткани проникают клетки (гемоциты). Последние выделяют ферменты и проявляют фагоцитарную активность (разрушают и поглощают компоненты клеток). В стадии интенсивнее всего происходит гистолиз покровов, мышц, органов пищеварения и . Процесс зачастую запускается еще до того, как сформируется - на протяжении последнего возраста , когда она становится более спокойной и даже может уменьшаться в размерах. Иногда данную фазу также называют стадией предкуколки.Гистогенез
представляет собой противоположное явление, он направлен на создание новых структур из продуктов гистолиза. При построении тела насекомого происходит развитие зачатков органов.В результате, к окончанию стадии под оболочкой формируется полноценный организм, который по выходе из них становится . (видео)Возможно, читателям будет интересно, что примерно аналогичные процессы происходят также в организме высших животных и человека, несмотря на то, что переход ко взрослому состоянию у нас не сопровождается четким разделением на стадии. Например, классическим примером гистолиза у человека (этот процесс протекает под действием клеточных органелл лизосом) является возвращение увеличенной матки после родов к обычным размерам, а своеобразной формой гистогенеза можно назвать смену молочных зубов коренными и увеличение их количества до 32-х.
Тело многоножек подразделяется на голову и туловище, все сегменты которого снабжены конечностями (от 14 до 181 пары). Ротовой аппарат грызущего типа. У хищных многоножек первая пара туловищных ног превратилась в ногочелюсти, на концах которых открываются протоки ядовитых желез. Развитие прямое или с метаморфозом.
Виды нашей фауны: костянка, кивсяки, сколопендра кольчатая.
Класс насекомые – Insecta
Развитие первично-бескрылых насекомых прямое, крылатых – с метаморфозом. Полный метаморфоз насекомых включает стадии личинки и куколки. При неполном метаморфозе стадия куколки отсутствует.
Строение насекомого изучаем по следующей схеме:
1. Голова: 1) пара усиков
2) пара сложных глаз
3) ротовой аппарат
2. Грудь: 4) переднегрудь 7) передняя пара крыльев
5) среднегрудь 8) задняя пара крыльев
6) заднегрудь 9) три пары конечностей
Схема строения ротового аппарата насекомого:
1) верхняя губа 3) первая пара нижних челюстей (максиллы)
2) верхние челюсти 4) нижняя губа (сросшаяся вторая пара
(мандибулы) максилл)
Схема строения конечностей насекомого:
1) тазик 4) голень
2) вертлуг 5) лапка, состоящая из члеников (до 5)
Занятие 4
Тип членистоногие - Arthropoda
Подтип трахейнодышащие - Tracheata
Класс насекомые - Insecta
Подкласс крылатые - Pterigota
Отряды насекомых с неполным метаморфозом:
Таракановые - Blattoidea
Прямокрылые - Orthoptera
Вши - Anoplura
Пухоеды и власоеды - Mallophaga
Полужесткокрылые, или клопы - Hemiptera
Отряды насекомых с полным метаморфозом:
Жесткокрылые, или жуки - Coleoptera
Чешуекрылые, или бабочки - Lepidoptera
Перепончатокрылые - Hymenoptera
Двукрылые - Diptera
Блохи - Aphaniptera
Задание для самостоятельной работы:
Изучить основные особенности строения и биологии, видовой состав
насекомых десяти отрядов.
Насекомые с неполным метаморфозом: Отряд таракановые – Blattoidea
Тело овальное, утолщенное, с головой, обращенной ротовым отверстием книзу, с типичным грызущим ротовым аппаратом. Передние крылья кожистые, вторая пapa- перепончатые, в спокойном состоянии спрятаны под надкрылья. У самок крылья могут быть укорочены или полностью редуцированы. На конце брошка развиты видоизмененные конечности - церки, а у самцов еще и грифельки, ноги бегательного типа. Яйца самка таракана откладывает в коконы, которые первое время носит на конце брюшка, затем прячет в укромное теплое место.
Теплолюбивые всеядные насекомые; в природных биотопах нашей страны большей частью в Средней Азии, обитает несколько десятков видов тараканов. Наибольшую известность представляют синатропные виды тараканов – черный и рыжий. Они опасны для человека не только тем, что портят и загрязняют продукты. Опасны тараканы и распространением кишечных инфекционных заболеваний человека и гельминтозов.
Класс 1. Первичнотрахейные. Животные суши. Обитают в сырых местах под листьями, корой, камнями. Более распространены в Южном полушарии. Т.к. обладают признаками сходства как с кольчатыми червями, так и членистоногими, то являются промежуточной формой между этими группами животных.
Класс 2. Многоножки. Представитель – сколопендра, обитающая на Кавказе и в Крыму. Питается преимущественно, насекомыми, но укусы болезненны и для человека.
Класс 3. Насекомые. Полиморфная группа, обитатели всех сфер: воздушной, водной, почвенной. Число описанных видов –от 900 000 – более 1 млн. Они образуют 27 отрядов и два подкласса: первично-бескрылых и крылатых.
К первому подклассу относятся насекомые, у которых, как и у предковых форм, изначально не было крыльев (чешуйница, ногохвостка).
Отряды крылатых насекомых группируют в зависимости от формы метаморфоза – с полным или неполным превращением.
Насекомые с неполным превращением.
Отряд 1. Прямокрылые: кузнечики, сверчки, саранча, медведки.
Отряд 2. Таракановые: черный таракан, пруссак, американский таракан.
Отряд 3. Богомолы.
Отряд 4. Привидениевые: палочник, листотелы.
Отряд 5. Термиты: «белые муравьи».
Отряд 6. Сеноеды: «книжная вошь»
Отряд 7. Стрекозы: стрекоза – коромысло.
Отряд 8. Поденки.
Отряд 9. Веснянки.
Отряд 10. Пухоеды: собачья вошь (питается не кровью, а различными элементами эпидермиса).
Отряд 11. Вши.
Отряд 12. Членистохоботные: цикады, листоблошки, червецы, тли.
Отряд 13. Полужесткокрылые, или клопы.
Насекомые с полным превращением.
Отряд 1. Сетчатокрылые: муравьиный лев, златоглазка.
Отряд 2. Жуки, или жесткокрылые: майский жук, жужелицы, жук – плавунец, короеды, долгоносики, жук – усач.
Отряд 3. Ручейники: фриганида, стенофил.
Отряд 4. Чешуекрылые, или бабочки.
Отряд 5. Двукрылые.
Отряд 6. Блохи.
Отряд 7. Перепончатокрылые: пчелы, осы, муравьи, наездники.
Развитие насекомых
После выхода из яйца, освобожденный от эмбриональных оболочек зародыш становится нимфой первой стадии, или личинкой, с которой начинается постэмбриональный период развития насекомого.
Морфологические изменения, происходящие в процессе развития от личинки до взрослого насекомого, называются метаморфозом.
В результате этих изменений насекомое на более поздних стадиях развития часто абсолютно не похоже на ранние эмбриональные формы. Примером является превращение личинки в непитающуюся стадию – куколку, предшествующую появлению взрослого насекомого (имаго). У многих насекомых процесс роста включает периодические линьки. Большинство насекомых линяют по меньшей мере 3 – 4 раза в год, бывает более 30 линек. В среднем число линек 5 – 6.
Неполный метаморфоз характерен для примитивных крылатых насекомых. Впервые крылья у них появляются после третьей линьки в виде небольших выростов. Эти зачатки крыльев с каждой следующей линькой увеличиваются в размерах и в последнем, преимагинальном возрасте они уже могут покрывать несколько сегментов брюшка. У насекомого преимагинального возраста происходит полное развитие имагинальных структур, и взрослое насекомое появляется в результате последней линьки полностью сформированным. Такой метаморфоз можно называть постепенным, т.е. крылья развиваются постепенно как наружные выросты.
Полный метаморфоз характеризуется развитием зачатков крыльев внутри тела вплоть до преимагинального возраста, после чего крылья выворачиваются наружу в виде больших придатков. Это происходит во время непитающей стадии, когда из тканей, принадлежащих более ранним стадиям, формируются имагинальные структуры. У насекомых с таким типом развития выделяют три четко различимые постэмбриональные фазы: молодая форма, или личинка, не имеющая крыловых зачатков; куколка, покоящаяся форма, имеющая крыловые зачатки, и взрослое насекомое (имаго).
Процесс линьки можно подразделить на несколько этапов:
Увеличение гиподермы либо за счет деления клеток, либо за счет увеличения их объема, после чего кутикула (хитиновый слой) отделяется от гиподермы.
новая эпикутикула образуется на поверхности «оголенной» гиподермы. Между новой и старой кутикулой выделяется личиночная жидкость, находящаяся еще в неактивном состоянии.
Эпикутикула становится непроницаемой, личиночная жидкость переходит в активное состояние, и содержащиеся в ней ферменты (хитиназа и протеназа) растворяют старую кутикулу. Продукты, образующиеся при растворении старой кутикулы, поглощаются эпителиальными клетками гиподермы и используются при построении новой кутикулы.
Освобождение от старой кутикулы. Для этого насекомое сокращает брюшко, направляя кровь в грудь и раздувая ее до тех пор, пока кутикула не лопнет по линии разрыва. После разрыва старой кутикулы насекомое высвобождается из нее.
Сразу после линьки новая кутикула растягивается в течение короткого времени за счет заглатывания насекомыми воздуха или воды, в результате чего увеличивается объем тела. Повышение давления крови в это время также способствует растягиванию покровов.
После растягивания кутикулы клетки гиподермы секретируют тонкий цементный слой, который сохраняет ее форму.
Метаморфо́з (у насекомых), коренная перестройка внешнего и внутреннего строения насекомого в период постэмбрионального развития при переходе от личинки ко взрослому насекомому - имаго. В том случае, когда между личинкой и имаго возникает покоящаяся стадия, или куколка, перестройка организма личинки происходит именно в ней. В настоящее время различают следующие типы метаморфоза.
Анаморфоз характерен для отряда бессяжковых (Protura). 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 ногохвосток (Collembola), двухвосток (Diplura) и щетинохвосток (Thysanura). 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.
Гемиметаморфоз, или неполное превращение, характерен для представителей отрядов поденок (Ephemeroptera), стрекоз (Odonata), богомоловых (Mantoptera), термитов (Isoptera), веснянок (Plecoptera), эмбий (Embioptera), уховерток (Dermaptera), зораптер (Zoraptera), а также для большинства таракановых (Blattoptera), палочников (Phasmatoptera), прямокрылых (Orthoptera), сеноедов (Mallophaga), клопов (Hemiptera) и равнокрылых (Homoptera). 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.
Неполное превращение имеет две модификации - гипо- и гиперморфоз. Гипоморфоз, или пониженное неполное превращение, наблюдается в отрядах тараканосверчков (Grylloblatidae), гемимерид (Hemimeridae), пухоедов (Mallophaga), вшей (Anoplura), 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 (Thysanoptera), а также у алейродид (Homoptera: Aleyrodinea) и самцов кокцид (Homoptera: Coccinea). 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
