Какое оплодотворение у насекомых

Полезное

Насекомые размножаются через физиологические процессы, которые включают участие мужского и женского особей, за некоторыми исключениями, присутствующими в определенных видах. Оплодотворение мужчиной — один из самых распространенных процессов.

Многие из насекомых считаются яйцекладущими, будучи через яйца основным способом получения потомства, которое позволяет размножаться и выживать вида.

Размножению между насекомыми предшествуют процессы совокупления, слияния и слияния клеток, которые приведут к образованию потомства при определенных условиях, зависящих от вида..

Физически репродуктивная система насекомых находится на высоте живота, с разными качествами у мужских и женских особей..

У насекомых есть свои железы и протоки, а также яичники или яички, внутренние или наружные. У самцов насекомых есть своя сперма, с помощью которой они оплодотворяют женские половые органы.

Большое количество видов насекомых во всем мире породило целую область исследований с точки зрения репродуктивных процессов, которые существуют между ними.

Эти репродуктивные процессы были подвержены эволюции и изменениям, в зависимости от условий среды обитания насекомых..

Насекомые
– раздельнополые животные с внутренним оплодотворением. Часто между
самцами и самками наблюдаются различия в размерах, форме и окраске тела – половой
диморфизм. Например, окраска тела у стрекоз и бабочек-голубянок, верхние
челюсти ротового аппарата жука-оленя и длинные усики у самцов майского жука.

Размножаются
насекомые, откладывая оплодотворённые яйца. Яйца различных видов
насекомых отличаются по форме, размерам и цвету.  Они могут быть белыми,
зелёными, желтыми, красными.

Из
яиц выходят личинки. Развитие личинки может проходить за несколько часов
или растягивается на многие месяцы. Например, майский жук откладывает яйца в
почву, в ней личинки развиваются 4 года. И только через 4 года из почвы выходит
взрослый жук.

Иногда
яйца развиваются без оплодотворения – партеногенез (например, тли).

Есть
и живородящие насекомые, из тела которых сразу выходят вполне
сформированные личинки. Например, мясные мухи, некоторые виды тлей.

С
момента рождения или выхода организма из яйца и до наступления его половой зрелости
происходит постэмбриональное развитие (или послезародышевое развитие).

У
насекомых различают два типа постэмбрионального развития: прямое и непрямое.

Прямое
развитие, или развитие без превращения (без метаморфоза),
происходит без изменения внешнего строения личинки.

Непрямое
развитие бывает двух типов: с частичными изменениями
(развитие с неполным метаморфозом) или со значительным или полным
превращением (развитие с полным метаморфозом).

Характер
развития зависит от степени сходства или различия в строении и образе жизни
личинки и взрослого насекомого.

Прямое
развитие характерно для низших насекомых (ногохвостка,
камподея) и бескрылых паразитических насекомых (вши, постельный клоп). Из
яиц выходят  личинки, которые отличаются от взрослых насекомых лишь
маленькими размерами и недоразвитыми половыми органами. Они имеют
одинаковое внешнее строение и  ведут одинаковый образ жизни. Развитие
личинок во взрослых насекомых ограничивается ростом с периодическими
линьками.  Внешне они не меняются.

У
насекомых с неполным метаморфозом, например у кузнечиков
и саранчи, из яиц появляются личинки, которые сходны с взрослыми по форме
тела, характеру питания и местам обитания. Отличия заключаются в развитии у
взрослых форм крыльев и способности к полёту. Личинка питается, периодически
линяет и быстро растёт, причём с каждой линькой ее строение все больше
соответствует строению взрослой особи. Со временем она превращается во взрослое
насекомое. Взрослые насекомые больше не растут. Такое развитие
характерно для многих насекомых: тараканов, стрекоз, клопов, тлей.

При
развитии с полным метаморфозом (например, бабочки) из
яиц выходят червеобразные личинки – гусеницы, совершенно не
похожие на взрослых особей. Обычно такие личинки имеют большее количество
сегментов, чем взрослая особь, иное количество конечностей (например, у гусениц
есть брюшные ножки, а у бабочек их нет), иное строение ротового аппарата (у
гусениц – грызущий, а у бабочек – сосущий с хоботком). Органы чувств у личинки
развиты хуже.

Личинки
двигаются, активно питаются и значительно увеличивают свои размеры и массу.
Достигнув определённого возраста, они превращаются в куколку. Куколка – покоящаяся
стадия (в это время личинка не растет, не двигается и не питается). Стадия
куколки необходима для того, чтобы могли произойти серьёзные изменения
организации личинки (изменение ротового аппарата и формы тела, появление
крыльев). По завершению этих процессов покровы куколки лопаются, и из них
выходит взрослое насекомое. Процесс выхода бабочки из куколки обычно
занимает около часа. Сначала из куколки вылезают ноги, затем усы, голова, и
только потом – маленькие крылья и брюшко. Только через некоторое время крылья
станут естественных размеров, окрепнут, и бабочка сможет летать.

Развитие
с полным метаморфозом характерно для наиболее высокоорганизованных насекомых:
жуков, бабочек, мух, комаров и пчёл. Такое развитие является весьма полезным,
т.к. личинки и взрослые особи различаются местами обитания, питаются разной
пищей. Это уменьшает конкуренцию между ними. Например, гусеницы бабочек
питаются листьями растений, а бабочки сосут нектар цветов. Водные личинки
комаров питаются органическими веществами, которые они отфильтровывают из воды,
взрослые самки – кровососы, а самцы – питаются нектаром. Личинки майского жука
живут в почве и питаются корнями растений, а взрослые жуки питаются листьями
деревьев.

Таким
образом, насекомые, развивающиеся без превращения (без метаморфоза) или с
неполным превращением, имеют три стадии развития: яйцо, личинку и взрослое
насекомое.

У
насекомых, развивающихся с полным превращением, четыре стадии развития:
яйцо, личинка, куколка и взрослое насекомое.

Личинка
у насекомых – стадия роста и питания. Часто личинки
малоподвижны и имеют недоразвитые конечности.

Куколка

покоящаяся стадия перестройки организма.

Имаго
(или взрослое насекомое) – стадия размножения и расселения.
Взрослые насекомые имеют хорошо развитые конечности и крылья.

Насекомые – самый многочисленный класс среди не только
членистоногих, но и животных вообще. Насчитывается больше одного миллиона
видов насекомых.

Они населяют самые разнообразные среды обитания. Их можно
встретить на земле и в воздухе (это большинство видов насекомых – бабочки,
мухи, комары, осы), в водоёмах (жук-плавунец, личинки стрекоз),
почве (медведки, личинки майского жука), телах других живых организмов (вши,
блохи). Наиболее разнообразен мир насекомых в тропиках.

Насекомые ведут свободноживущий и паразитический образ жизни.
Размеры их тела разнообразны: самые маленькие длиной около 1 мм, а самые
большие достигают 30 см. Есть насекомые, которые живут поодиночке (хищные
жуки, наездники), а есть и общественные, живущие большими семьями  до
3 миллионов особей (это муравьи, пчёлы, термиты).

Насекомые – единственный класс среди беспозвоночных животных,
представители которого имеют крылья и способны летать.

Несмотря на огромное разнообразие насекомых, для всех них
характерны общие особенности. Их тело чётко разделено на три отдела: голову,
грудь и брюшко. Они соединены между собой подвижно.

На голове расположены одна пара усиков, глаза, позволяющие
ориентироваться в пространстве, и ротовой аппарат, необходимый для
захвата пищи.

Имеют два больших сложных глаза, между которыми могут находиться
несколько мелких простых глаз.

Усики очень разнообразны по длине, числу и форме члеников. Они
могут быть нитевидными, гребенчатыми, перистыми, булавовидными и пластинчатыми.

Насекомые питаются разнообразной пищей, и в зависимости от
характера питания, у них встречаются различные типы ротовых аппаратов.
Виды, питающиеся твёрдой растительной и животной пищей, имеют грызущий
ротовой аппарат (жуки, стрекозы). Виды, питающиеся жидкой пищей (соками
растений, кровью животных, нектаром цветков, разложившимися остатками тканей
растений и животных) имеют сосущий (бабочки), колюще-сосущий
(вши, комары), лакающий (пчёлы) или  лижущий ротовые аппараты
(мухи).

Грудь состоит из трёх сегментов,
которые называются переднегрудью, среднегрудью и заднегрудью. Каждый
сегмент несёт по одной паре ходильных конечностей. Насекомые имеют три пары
ног. Конечности, как и у всех членистоногих, состоят из члеников,
которые подвижно соединены между собой суставами.

Это позволяет животному совершать разнообразные движения.
Ходильные ноги могут быть прыгательными, они сильно вытянуты в длину (у
кузнечика), роющими – они укорачиваются и становятся массивными (у
медведки), плавательными (у плавунца), собирательными (у пчелы) и
бегательными (у жужелицы).

Последние два сегмента несут ещё,
кроме конечностей, и по паре крыльев. Крылья – тонкие
кутикулярные пластинки, содержащие жилки, в которых проходят трахеи и
нервы. Крылья в большинстве случаев не одинаковы, хотя у стрекоз они почти
равноценны.

У жуков передняя пара крыльев
полностью затвердевает и превращается в жёсткие надкрылья, которые не
способны к машущему полёту и просто защищают заднюю пару крыльев, которые
тонкие и прозрачные. У комаров и мух, наоборот, полноценными крыльями
становится передняя пара, тогда как задняя уменьшается в размерах и
видоизменяется в жужжальца. Относительно небольшое число видов насекомых
бескрылы. Часть из них утратила крылья в связи с паразитическим образом жизни,
например вши и блохи.

Брюшко насекомых может содержать разное количество сегментов,
причём у примитивных видов сегментов больше. Например, брюшко двухвостки
состоит из 11 сегментов, а у более высокоразвитых – всего четыре-пять
сегментов. Конечности на брюшке отсутствуют. Примитивные виды содержат
на брюшке недоразвитые конечности, т.е. их рудименты. На заднем конце брюшка
могут находиться придатки в виде яйцеклада (у кузнечиков) или жала
(у пчёл, ос).

Тело насекомых защищено кутикулой, которая снаружи покрыта
водонепроницаемой плёнкой. Она предохраняет насекомое от потери воды. В
покровах имеются многочисленные волоски и многочисленные железы.

К покровам тела изнутри прикрепляются мышцы, которые у насекомых
очень хорошо развиты. Это позволяет насекомым совершать очень сложные движения.
Общее количество мышечных пучков может достигать двух тысяч, в то время как у
человека насчитывается всего около 600 скелетных мышц. Взрослые насекомые не
растут и не линяют.

Познакомимся с внутренним строением насекомых. Большая
часть внутренних органов сосредоточена в брюшке.

Пищеварительная система хорошо
развита. На голове расположен рот, окружённый частями ротового аппарата. В
ротовую полость открываются протоки слюнных желез. Короткая глотка продолжается
в более длинный и узкий пищевод, который у многих видов образует расширение – зоб.
В нём пища задерживается и подвергается воздействию пищеварительных ферментов.
За зобом расположен желудок, за ним идёт средняя кишка. Средняя кишка
продолжается в заднюю, которая заканчивается анальным отверстием. Печень
отсутствует. Пища у насекомых может быть самой разнообразной.

Есть растительноядные насекомые (например, живущие в почве
личинки жука-щелкуна – проволочники, питаются корнями растений; долгоносики
повреждают цветки яблони, гусеницы бабочек поедают листья),  хищные
насекомые – божьи коровки питаются тлями и более мелкими насекомыми, жужелицы
поедают гусениц и даже дождевых червей. Трупами животных питаются
жук-могильщик, серая мясная муха. Среди насекомых встречаются всеядные
животные, которые питаются различными растительными и животными продуктами,
например тараканы.

Дыхательная система
представлена трахеями. Вы уже знаете, что трахеи представляют собой
многочисленные ветвящиеся трубочки, пронизывающие все тело насекомого, и
доставляющие кислород ко всем органам и тканям. Начинаются трахеи отверстиями,
или дыхальцами, расположенными по бокам двух задних сегментов груди и
сегментов брюшка. Имеется до 10 пар таких отверстий.

Кровеносная система, как и у
всех членистоногих, незамкнутая. Сердце расположено на спинной стороне и
имеет вид длинной трубки. От сердца отходит единственный сосуд, идущий от
сердца в головной конец тела. Так как у насекомых очень хорошо развита
дыхательная трахейная система, то кровеносная система не участвует в
переносе кислорода и углекислого газа, а служит только для транспорта
питательных веществ к органам и тканям и удаления из них продуктов обмена
веществ. Гемолимфа чаще всего бесцветная.

Выделительная система
представлена мальпигиевыми сосудами, расположенными на границе средней и
задней кишки. Каждый мальпигиев сосуд имеет вид тонкой трубочки, свободный
конец которой заканчивается слепо, а другой впадает в полость кишечника.
Количество сосудов у разных видов изменяется от 2 до 200.

Нервная система
представлена сложноустроенным надглоточным нервным узлом – головным мозгом,
подглоточным нервным узлом и брюшной нервной цепочкой, которая
характеризуется слиянием нервных узлов. Головной мозг состоит из трёх отделов:
переднего, среднего и заднего.

Органы чувств у насекомых обычно
многообразны и развиты очень хорошо. Усики являются органами осязания и
обоняния. Вкусовые рецепторы расположены на ротовом аппарате. Имеют
простые или сложные фасеточные глаза. Простые глаза характерны для
паразитов, а сложные – для свободноживущих видов. Простые глаза позволяют
воспринимать свет, но не могут различать предметы. Многие насекомые способны
издавать и воспринимать звуки. У некоторых видов (например, кузнечиков) есть органы
слуха, расположенные на ходильных конечностях.

Половая система. Все
насекомые раздельнополы. У многих видов выражен половой диморфизм по
окраске, величине тела, форме и размерам усиков, наличию или отсутствию
крыльев.

Размножение только половое. Имеют парные половые железы. У самцов
в брюшке находятся семенники, от которых отходят семяпроводы, впадающие в
семяизвергательный канал. Самки имеют яичники, которые открываются в яйцеводы,
соединяющиеся в непарное влагалище.

Оплодотворение внутреннее. У некоторых видов встречается живорождение.

А сейчас рассмотрим значение насекомых в природе и их
практическое значение. Насекомые имеют огромное положительное значение:

·       
они – важнейшее звено в круговороте веществ;

·       
бабочки, пчёлы, осы, шмели – опылители цветковых растений;

·       
почвенные личинки, муравьи участвуют в почвообразовании;

·       
пчелы – источник пищевых и лекарственных веществ (мёда, воска,
прополиса);

·       
личинки бабочек тутового шелкопряда – источник натурального шёлка.

Не меньшую роль играют и отрицательные последствия деятельности
насекомых:

·       
майский жук, саранча, тля, колорадский жук – вредители растений,
уничтожают посевы сельскохозяйственных растений;

·       
комары, москиты, вши и блохи – паразиты человека и животных;

·       
мухи, тараканы, блохи, вши – переносчики заболеваний человека;

·       
укусы насекомых (пчел, ос) болезненны и могут быть ядовитыми для
человека.

Характерные признаки класса Насекомые. Насекомые имеют:

·       
три отдела тела (голова, грудь и брюшко);

·       
одну пару усиков;

·       
три пары ходильных ног;

·       
органы дыхания представлены трахеями;

·       
органы выделения – мальпигиевыми сосудами.

Половая система и размножение

Все ранее рассмотренные системы органов являются органами индивидуальной жизни, тогда как биологическое назначение половой системы совсем иное — она выполняет функцию размножения и тем самым обеспечивает существование вида. Следовательно, половая система составляет систему органов видовой жизни.

Как правило, насекомые раздельнополы; самцов принято обозначать значком ♂, самок — значком ♀. Половой диморфизм нередко проявляется весьма ярко и заметно по ряду внешних, вторично-половых признаков — по форме и размерам усиков, величине тела, различных деталях строения и пр. Иногда он проявляется особенно резко; например, самец жука-носорога имеет на голове характерный рогообразный вырост, отсутствующий у самки, надкрылья у самца жука-плавунца гладкие, а у самки обычно ребристые (рис. 42) и пр. Существенные отличия между полами могут быть также и в образе жизни и поведении. Например, самцы большинства прямокрылых способны стрекотать, тогда как самки часто лишены этой способности. В целом самцы нередко отличаются большей подвижностью, нежели самки, последние же иногда ведут более скрытый образ жизни, чем самцы. Однако очень часто оба пола внешне неотличимы между собой и тогда их распознавание возможно только по гениталиям.

Рис. 42. Половой диморфизм (по Богданову-Катькову и Холодковскому): А — жук-плавунец; Б — жук-олень; В — жук-носорог (слева — самец, справа — самка)

Несмотря на существенные отличия половой системы самца и самки, она в своей основе имеет много общего, а в эмбриональном состоянии практически одинакова у обоих полов. Общий план строения органов размножения таков. Они состоят из парной половой железы, или гонад, пары выводящих протоков, сменяемых перед половым отверстием непарным выводным протоком, придаточных половых желез и половых придатков. Гонады относятся к типу трубчатых желез и состоят из серии трубок, называемых фолликулами.

В своем исходном состоянии половая железа насекомых, видимо, имела два половых отверстия, и образование непарного выводного пути произошло позднее. Остатком такого первичного состояния является половая система таких примитивных насекомых, как поденки (Ephemeroptera), у которых еще сохранились два половых отверстия.

Половое отверстие лежит перед анальным отверстием и в типичных случаях располагается позади IX стернита брюшка или у самки также позади VIII стернита.

Половая система самца. Половая система самца состоит из пары гонад — семенников, пары семяпроводов, непарного семяизвергательного канала, придаточных половых желез (рис. 43) и мужского полового придатка — эдеагуса (см. рис. 18, Б). Семенники обычно имеют вид округлых тел и состоят из фолликулов, число и форма которых неодинакова у разных групп насекомых. В вершинной части фолликула — гермарии — происходит образование живчиков, или сперматозоидов; последние возникают путем многократных делений из первичных семенных элементов — сперматогоний.

Рис. 43. Половая система самца перелетной саранчи (по Ивановой): с — семенники (слившаяся пара их), сп — семяпроводы, ж — придаточные половые железы, ск — семяизвергательный канал, ко — копулятивный орган

Образовавшиеся сперматозоиды из семенников поступают в семяпроводы, снабженные особым расширением — семенными пузырьками. Отсюда они поступают в семяизвергательный канал, через него достигают эдеагуса и при спаривании с самкой выводятся наружу. Эдеагус, или копулятивный орган, называемый иногда также пенисом, образует наружные гениталии самца. Они нередко имеют сложное строение, характерное не только для семейств, подотрядов и отрядов насекомых, но часто также и для родов и видов; поэтому строение гениталий самца широко используется в современной систематике насекомых.

Придаточные половые железы могут быть в числе от одной до трех пар и открываются своими отверстиями близ основания семяизвергательного канала. У ряда насекомых эти железы служат для образования сперматофоры — мягкой капсулы с порцией сперматозоидов (рис. 57). Такая сперматофора вводится самцом при спаривании в половое отверстие самки или прикрепляется к нему; сперматозоиды затем переходят из сперматофоры в половые пути самки. Сперматофорное оплодотворение свойственно многим насекомым. Его особенности всесторонне изучались В. Ф. Болдыревым у прямокрылых и других насекомых; при этом было установлено, что строение сперматофоры и поведение особей при спаривании разнообразно у разных насекомых и может служить их характерным признаком.

Половая система самки. Половая система самки состоит из пары гонад — яичников, пары яйцеводов, непарного яйцевода, придаточных половых желез, семяприемника и нередко яйцеклада (рис. 44). Яичники составляют основу и наиболее сильно развитую часть половой системы самки. Их фолликулы называются яйцевыми трубками, или овариолами; число яйцевых трубок различно у разных насекомых — от 1-4 пар до 100 и более, а у термитов даже свыше 2400 пар. У самок тлей один яичник может быть редуцированным, а оставшийся имеет всего лишь единственную яйцевую трубку.

Рис. 44. Половая система самки перелетной саранчи (по Поспелову): я — яичник, яв — яйцеводы, сп — семеприемник, няв — непарный яйцевод, яц — яйцеклад

Каждая яйцевая трубка подразделяется на вершинную часть — гермарий — и основную часть — вителлярий (рис. 45). В гермарии происходит образование и размножение первичных половых клеток — оогоний; из них затем образуются ооциты, а также и питательные клетки. Созревший и выросший ооцит превращается в яйцо и поступает в вителлярий, стенки которого изнутри выстланы фолликулярным эпителием. К гермарию примыкает тонкий тяж — филамент; эти тяжи от разных яйцевых трубок соединены вместе и образуют концевую часть яичника.

Рис. 45. Типы яйцевых трубочек. А — паноистический; Б — политрофический; В — телотрофический (из Поспелова): фил — филамент, гер — гермарий, о — ооциты, в — вителлярий, ф — фолликулярный эпителий, я — яйца

Находящиеся в вителлярий яйца по мере созревания увеличиваются в размерах и часто отделяются от соседнего яйца заметным сужением, или перехватом; в этих случаях вителлярий оказывается подразделенным на ряд последовательно утолщающихся яйцевых камер.

Рост и развитие ооцитов и яиц происходит за счет поступления питательных веществ. Последние образуются в питательных клетках, а также в фолликулярном эпителии путем поглощения из крови. По окончании развития яйца питание его прекращается, фолликулярный эпителий выделяет хитинообразное вещество и образует наружную оболочку яйца — хорион.

По присутствию или отсутствию питательных клеток и расположению их в яйцевых трубках различают три типа яйцевых трубок (рис. 45). Паноистический тип отличается отсутствием питательных камер, характеризует наиболее примитивное состояние и свойствен в большинстве низшим группам насекомых — таким, как стрекозы, надотряд ортоптероидных (Orthopteroidea), т. е. тараканам, богомоловым, термитам, прямокрылым и др.

Политрофический тип отличается присутствием питательных клеток, чередующихся с яйцевыми клетками; он характерен преимущественно для отрядов насекомых с полным превращением — сетчатокрылых, чешуекрылых, перепончатокрылых, двукрылых и плотоядным жесткокрылых, но свойствен также сеноедам и вшам. Телотрофический тип, называемый также акротрофическим, характеризуется расположением питательных клеток в вершинной части трубки, откуда питательный материал поступает к яйцевым клеткам по протоплазматическим тяжам; он свойствен равнокрылым, клопам и жукам из подотряда разноядных (Polyphaga). Нередко политрофический и телотрофический типы объединяются в один общий тип — мероистический, отличающийся от паноистического присутствием питательных клеток.

Созревшие яйца из яйцевых трубок поступают в парные яйцеводы, затем в непарный яйцевод и оттуда через половое отверстие выходят наружу. В непарный яйцевод впадает тонкий проток семяприемника; он имеет мешковидную форму и служит для хранения сперматозоидов, которые попадают в него при спаривании. Оплодотворение яйца происходит при прохождении его через непарный яйцевод во время яйцекладки; сперматозоиды в это время выходят из семеприемника и проникают в яйцо. Иногда у самок развита совокупительная сумка — мешковидный орган, впадающий также в непарный яйцевод; при копуляции сперматозоиды первоначально попадают в эту сумку, а уж затем — в семяприемник. Но у большинства чешуекрылых совокупительная сумка имеет свое независимое — копулятивное — отверстие; поэтому их половая система имеет два отверстия, из которых яйцекладное ведет в непарный яйцевод и служит только для вывода яйца наружу.

Придаточные железы открывают свой проток также в непарный яйцевод и выполняют разные функции — выделяют секрет для приклеивания яйца к субстрату, для обволакивания группы яиц и образования оотеки (тараканы, богомоловые) или кубышки (саранчовые) и пр. У полового отверстия нередко развит яйцеклад, который может быть наружным и хорошо видимым (прямокрылые, часть перепончатокрылых и др.), либо внутренним и скрытым, либо ложным.

Внешний вид половых желез самки сильно меняется в зависимости от степени созревания яиц. В самом начале развития яиц они еще очень бедны желтком, яйцевые трубки тонки и имеют беловатую окраску; в дальнейшем, по мере созревания происходит накопление желтка в яйцах, увеличивается толщина яйцевых трубок и в ряде случаев появляются перехваты между отдельными яйцевыми камерами. После откладки яиц клетки фолликулярного эпителия дегенерируют и в них появляется желтый пигмент.

Созревание и откладка яиц у кровососущих двукрылых (комаров, слепней и др.) невозможны без принятия порции крови; поэтому до кровососания яйца в яичниках самки остаются недоразвитыми. Но у насосавшейся крови самки яйца начинают быстро развиваться и увеличиваться в размерах; происходит это потому, что принятая кровь дает необходимые питательные вещества, которые быстро усваиваются и отлагаются в яйцевых клетках преимущественно в виде капель желтка. После полного использования принятой порции крови и освобождения от нее кишечника соответствующая порция яиц созревает и при наличии необходимых условий происходит яйцекладка. После нее новое кровососание обеспечит созревание и откладку новой порции яиц и так до 4-5 раз. Это явление получило название гонотрофического цикла и может быть использовано для определения возраста кровососов, что важно при борьбе с ними.

Итак, половая система насекомых имеет у обоих полов общий исходный план строения, но обнаруживает сильный половой диморфизм. Состояние развития половой системы может служить критерием для суждения о возрасте и половой зрелости особей; а особенности строения часто являются важнейшим признаком для различения видов, родов и других систематических групп и широко используются в современной систематике насекомых.

Четыре стадии репродуктивного процесса

Считается первым шагом, гарантирующим сохранение вида, это происходит, когда мужской образец готовится оплодотворять яйцеклетку женского образца посредством полового процесса..

Продолжительность этой стадии варьируется между видами, и может длиться от нескольких минут до часов.

На этом этапе вы можете наблюдать такие переменные, как многоженство — когда мужчина совокупляется с несколькими женщинами — и полиандрия — когда женщина делает то же самое с несколькими мужчинами.

2- Оплодотворение

Как и в других живых существах, он просто состоит из союза яйцеклетки и сперматозоида.

Оплодотворение всегда проводится в организме женщины, за исключением тех случаев, когда проявляется процесс партеногенеза или гермафродитизма..

3- Развитие яиц

Яйца насекомых обычно не имеют таких же характеристик, как яйца других животных, даже среди видов или семейств насекомых.

Яйцо, как правило, развито, покрыто системой мембран, которые гарантируют питание и защиту личинки..

Процесс развития яйца насекомого обычно намного быстрее, чем любое другое живое существо.

«Корион» — это название защитного слоя яйца, под которым расположены мембраны, известные как сероза и амнион, которые отвечают за передачу питательных веществ..

4- Положить яйца

Это последний этап, который может произойти быстро, после процесса совокупления или намного позже.

В зависимости от репродуктивных характеристик насекомого, личинки изгоняются уже живыми изнутри их тела, или яйца оставляются на потом, не слишком далеко.

Ссылки

  • Авторы, C. д. (1994). Здоровье растений. Город Гавана: люди и образование Редакция.
  • Энгельманн Ф. (1970). Физиология размножения насекомых: Международная серия монографий по чистой и прикладной биологии: зоология. Пергамон Пресс.
  • Гуллан П. и Крэнстон П. (2005). Насекомые: очерк энтомологии. Оксфорд: издательство Blackwell.
  • Леопольд Р. А. (1976). Роль мужских добавочных желез в размножении насекомых. Ежегодный обзор энтомологии, 199-221.
  • Раабе, М. (1987). Размножение насекомых: регуляция последовательных шагов. Достижения в физиологии насекомых, 29-154.

Биология размножения

Размножение насекомых имеет ряд особенностей, которые составляют существенную сторону их биологии и требуют своего рассмотрения. К этим особенностям относятся способы размножения, дополнительное питание, встреча полов и оплодотворение, половая продуктивность.

Способы размножения. Большинство насекомых является яйцекладущими организмами; вылупление из яйца происходит уже после его откладки. Помимо того, размножение у большинства насекомых сопровождается спариванием и оплодотворением, т. е. связано с участием обоих полов; поэтому оно может быть названо обоеполым, или бисексуальным, но также обозначается как гамогенетическое размножение. Однако насекомым свойственны и другие способы размножения — живорождение, партеногенез, педогенез и полиэмбриония.

Живорождение состоит в том, что эмбриональное развитие завершается в теле матери; поэтому вместо откладки яиц на свет производятся личинки или даже куколки. Оно наиболее характерно для девственных самок тлей, а также для некоторых мух, как кровососки и овода; но наблюдается и у немногих видов других отрядов. Наиболее частная форма — обычное живорождение, неудачно называемое также яйцеживорождением. Оно состоит в том, что вылупление личинки происходит в яйцевых трубках или в процессе прохождения по яйцеводам; никакого специального органа для развития зародыша нет. Наблюдается у некоторых таракановых, кокцид, трипсов, жуков и мух.

Более специализованной формой является ложноплацентное живорождение, для которого характерно образование сходной с плацентой структуры в маткообразном расширении непарного яйцевода; через эту ложную плаценту происходит питание яиц, которые в большинстве случаев лишены хориона. Этот тип свойствен тлям, а также некоторым паразитам теплокровных, в частности гемимеридам (Hemimerida). Можно назвать также куклорождение, свойственное мухам-кровососкам и мухе це-це; единственная личинка развивается в маткообразном расширении непарного яйцевода матери, где питается через рот за счет выделений придаточных желез. Самка откладывает лишь вполне созревшую готовую к окуклению личинку, которая вскоре превращается в куколку.

Партеногенез, или девственное размножение, характеризуется отсутствием оплодотворения и наблюдается как у яйцекладущих, так и живородящих насекомых, а также и при педогенезе. Он наблюдается у отдельных представителей почти всех отрядов насекомых и не найден лишь у стрекоз и клопов.

В биологическом отношении партеногенез разнообразен и представлен рядом форм. Так, из неоплодотворенных яиц могут развиваться либо только самцы (арренотокия) или самки (телитокия), либо оба пола (амфитокия). Помимо того, партеногенез может быть факультативным, постоянным и циклическим. Однако цитологически все это многообразие может быть сведено к двум основным типам партеногенеза — генеративному и соматическому. Первый характеризуется гаплоидным, т. е. половинным числом хромосом в соматических клетках зародыша, а второй — нормальным диплоидным числом или даже полиплоидным.

Объясняется это следующим. Известно, что незрелые половые клетки вступают в мейоз, т. е. деление с редукцией числа хромосом; этим половые клетки отличаются от соматических, которые имеют двойной, диплоидный, набор хромосом. Такое деление является нормой и еще сохраняется при генеративном партеногенезе; благодаря этому зародыш и имеет уменьшенное вдвое против нормы, т. е. гаплоидное число хромосом. Естественно, что такое состояние организма — отклонение от нормы, и поэтому возникают механизмы восстановления у потомков диплоидного набора. Это и происходит при соматическом партеногенезе путем выпадения редукционного деления или путем слияния образовавшихся гаплоидных ядер.

У ряда видов партеногенез носит частичный характер, т. е. наблюдается непостоянно, возникая лишь при некоторых внешних воздействиях или при определенном физиологическом состоянии яйцекладущей самки. Такой партеногенез называют факультативным. Одной из наиболее обычных форм факультативного партеногенеза как раз и служит генеративный партеногенез; ткани зародыша имеют в клетках, как уже указывалось выше, гаплоидный набор хромосом. При этой форме из неоплодотворенных яиц развиваются, как правило, самцы, т. е. размножение приобретает характер арренотокического партеногенеза. Это характерно для медоносной пчелы, ряда наездников и других паразитических перепончатокрылых, некоторых кокцид, алейродид, трипсов и др.

Другая форма партеногенеза — факультативная телитокия, при которой из оплодотворенных яиц развиваются самцы и самки, а из неоплодотворенных — только самки. Образование яйца сопровождается редукционным делением; но при этом ядро в неоплодотворенном яйце не остается гаплоидным, а становится диплоидным или даже полиплоидным вследствие слияния образующихся гаплоидных ядер. Следовательно, это уже пример соматического партеногенеза. Он известен у некоторых палочников, саранчовых — тетригид (Tetrigidae), кокцид, пилильщиков и др. и характеризуется обычно наличием в популяциях не только самок, но и самцов.

Особую форму соматического партеногенеза составляет постоянная телитокия, при которой самцы отсутствуют или редки и из неоплодотворенных яиц развиваются только самки. Процесс развития яйца протекает без редукции хромосом, поэтому в ядре поддерживается диплоидное состояние, но нередки случаи и полиплоидии. Этот вид партеногенеза широко распространен и известен у некоторых кузнечиков, тараканов, кокцид, жуков, в частности долгоносиков, у пилильщиков и др.

Наконец, у тлей, орехотворок и некоторых мух-галлиц наблюдается циклический партеногенез. Он состоит в правильном чередовании обоеполых и девственных поколений, т. е. представляет собою одну из форм чередования поколений, или гетерогонии. При этом потомство неоплодотворенной самки может длительное время состоять только из самок, но в конце концов всегда наступает также арренотокия и даже амфитокия; благодаря этому восстанавливается обоеполое размножение. Подробнее цикл развития тлей рассмотрен в разделе систематики и классификации.

В целом партеногенез играет существенную роль в жизни соответствующих видов насекомых и несомненно имеет приспособительное значение. Благодаря партеногенезу вдвое увеличивается потенциал размножения, так как вместо двух особей разных полов репродукцией занят только один пол; следовательно, приобретение способности к партеногенезу равноценно удвоению половой продукции, если соотношение полов у исходного вида или поколения составляло 1:1. Партеногенез также увеличивает шансы на расселение вида; поэтому девственно размножающиеся виды часто имеют обширный географический ареал. Факультативный партеногенез позволяет также многим видам преодолеть воздействие неблагоприятных условий среды.

Помимо охарактеризованного выше естественного партеногенеза возможен и искусственный партеногенез, т. е. искусственная активация неоплодотворенных яиц различными внешними воздействиями. Впервые А. А. Тихомиров еще в 1886 г. добился развития неоплодотворенных яиц у тутового шелкопряда, а в наше время Б. Л. Астауров разработал методы регуляции пола у данного шелкопряда. Благодаря этому создались возможности повышения продуктивности шелководства путем искусственного получения самцов, коконы которых крупнее и ценнее, чем у самок. Нет сомнения, что разработка методов искусственного партеногенеза и регуляции пола у других полезных насекомых, например у энтомофагов, может также иметь значение для практики.

Педогенез, или детское размножение, представляет собою размножение на фазе личинки. Впервые он был открыт русским исследователем Н. Вагнером в 1862 г. у личинок галлиц (Cecidomyidae) из рода Miastor, но затем обнаружен у других галлиц, а также у отдельных видов жуков и клопов. В яичниках личинки происходит партеногенетическое развитие яиц, из которых возникают личинки, поедающие тело материнской личинки при выходе из нее наружу; личинки нового поколения в свою очередь размножаются педогенетически и так происходит развитие нескольких поколений, которое в конце концов сменяется серией обоеполых поколений взрослых особей. Таким образом, педогенез является по существу одной из форм партеногенеза и одной из форм гетерогонии, т. е. смены поколений.

Полиэмбриония, или многозародышевое размножение, представляет собою размножение на фазе яйца, свойственно некоторым паразитическим перепончатокрылым и веерокрылым и впервые было открыто французским исследователем П. Маршалем в 1898 г. При полиэмбрионии в тело хозяина откладывается одно яйцо, которое затем путем сложных преобразований разрастается в длинную цепочку из многих десятков яиц; каждое яйцо дает свою личинку, которые затем дорастают до куколки и дают взрослых особей. Яйца размножающихся с помощью полиэмбрионии насекомых мелки и бедны питательным материалом; но за счет использования веществ хозяина они приобретают возможность к резкому увеличению своей массы, а последующие фазы — возможность дальнейшего развития и достижения взрослого состояния.

Полиэмбриония является, следовательно, выгодным приспособлением паразитических насекомых и обеспечивает резкое увеличение численности потомков при ничтожном расходе живого вещества матери. Она по существу должна рассматриваться как бесполое размножение, чем резко отличается от обычного гамогенетического, а также партеногенетического и педогенетического размножения, которые являются уже половыми его формами.

Дополнительное питание. Способность к размножению проявляется у одних насекомых вскоре после окрыления, у других — через более или менее продолжительный срок. Происходит это вследствие неодинаковой половозрелости окрылившихся особей.

Некоторые уже сразу после превращения в имаго имеют вполне созревшие половые продукты и способны к спариванию и яйцекладке, не нуждаясь при этом в питании. Таковы поденки, многие бабочки (коконопряды, шелкопряды, волнянки и др.), ряд двукрылых (комары-долгоножки, овода, гессенская муха и другие галлицы) и некоторые другие насекомые. Все они имеют недоразвитые ротовые органы и не способны к приему пищи. Жизнь имаго у них непродолжительна и часто ограничивается немногими днями или даже часами, необходимыми лишь для спаривания и откладки яиц; после выполнения этой функции насекомое умирает. Следовательно, у таких насекомых разделение биологических функций между личинкой и взрослой фазой достигло наибольшей степени.

Однако в большинстве случаев окрылившиеся особи неполовозрелы, нуждаются в более или менее продолжительном питании и только после этого созревают для размножения. Питание в имагинальной фазе, необходимое для созревания половых продуктов, называется дополнительным. Период дополнительного питания может быть различной продолжительности — в зависимости от вида насекомого, условий жизни взрослой фазы, а иногда и личинки. Поэтому половозрелое состояние может наступить в одних случаях через 5-10 дней, в других — через месяц и более.

Дополнительное питание характерно и обязательно прежде всего для зимующих во взрослом состоянии видов, так как зимовка сопряжена с растратой питательных резервов жирового тела. Такие виды весной после зимовки всегда нуждаются в дополнительном питании, в связи с чем растениеядные виды в это время могут сильно вредить. Этим объясняется сильная вредоносность в весенний период таких вредителей, как клопы-черепашки, свекловичный долгоносик, клубеньковые долгоносики, земляные блошки, майские хрущи и др. Перезимовавшие самки комаров-кровососов (малярийный комар и другие виды) для полового созревания также нуждаются в приеме пищи и без кровососания остаются неполовозрелыми даже если они перед зимовкой приняли порцию крови.

Дополнительное питание возможно и у видов, не зимующих во взрослой фазе — таких, как большинство саранчовых, многие бабочки и пр. Иногда дополнительное питание может быть необязательным и происходит в тех случаях, когда личинки жили в неблагоприятных условиях, недостаточно питались и не накопили необходимых резервов; тогда взрослые особи оказываются неполовозрелыми и нуждаются в дополнительном питании. Если же жизнь и питание личинок протекали в благоприятных условиях, необходимость в дополнительном питании может отпасть, что и наблюдается, например, у лугового мотылька и озимой совки.

Встреча полов и оплодотворение. Важным условием размножения является встреча полов, спаривание и оплодотворение.

Встреча самца и самки обеспечивается применением различных опознавательных видовых сигналов — звуковых, зрительных, химических. Звуковые сигналы часто имеют характер стрекотания и особенно типичны для прямокрылых (саранчовые, сверчки, кузнечики) и певчих цикад. Каждый вид имеет свой, только ему свойственный набор подаваемых звуков, легко распознаваемый особями этого вида; записанное на магнитофон стрекотание привлекает особей только данного вида. Такие насекомые имеют свои звуковые органы, причем в одних случаях способностью издавать звук обладают оба пола (певчие цикады, многие саранчовые, некоторые кузнечики и пр.), в других — только самец (большинство кузнечиков и сверчки). Строение звуковых органов и способы издавать звуки весьма разнообразны и описываются в разделе «Систематика и классификация» при характеристике отдельных систематических групп.

Зрительные опознавательные сигналы часто проявляются в яркой окраске тех или иных частей или всего тела в целом. Так, дневные бабочки часто имеют ярко окрашенную верхнюю сторону крыльев и могут опознаваться не только при посадке, когда они держат крылья плоско на субстрате и демонстрируют окраску верхней стороны, но даже и во время полета. Многие саранчовые имеют ярко окрашенные задние голени и бедра, у других ярко окрашены задние крылья; при взлете и раскрывании крыльев возникает резкий цветовой сигнал, привлекающий особей своего вида. У ряда видов бабочек с внешне одинаково окрашенными крыльями обнаружены резкие половые отличия в интенсивности ультрафиолетового излучения; следовательно, крылья у таких бабочек могут служить световым сигналом, скрытым от человеческого глаза.

Химические видовые сигналы, очевидно, широко распространены у насекомых и частью рассмотрены раньше (стр. 85). Благодаря выделению привлекающего вещества — полового аттрактанта — обеспечивается встреча полов.

Оплодотворение составляет важнейшую сторону биологии размножения, отличается у насекомых большим разнообразием форм и специфично у тех или иных систематических групп. Закономерности эволюционного развития способов оплодотворения и связь их со средой недавно были вскрыты М. С. Гиляровым.

У тех низших насекомых (Apterygota), которые еще сохранили связь с влажной средой и живут в почве или гнилой древесине (двухвостки, часть подур), оплодотворение не сопровождается контактом самца и самки, т. е. происходит без спаривания. Самцы рассеивают капельки спермы или сперматофоры в местах обитания вида, притом часто даже в отсутствие самки. Оплодотворение происходит при встрече самки с этими порциями семени путем захватывания его половым отверстием самки. Следовательно, сперма первоначально находится во внешней среде и лишь затем попадает без участия самца в половые пути самки, т. е. во внутреннюю среду. Таким образом, это оплодотворение является наружно-внутренним без спаривания и ведет свое происхождение от наружного неизбирательного оплодотворения, свойственного водным организмам, когда сперма просто выводилась в водную среду (низшие водные членистоногие, водные кольчатые черви). Наружно-внутреннее оплодотворение без спаривания, очевидно, является у насекомых наиболее примитивной его формой и могло возникнуть лишь в среде, насыщенной влагой; поэтому оно и характерно для влаголюбивых низших насекомых, живущих в почве, гнилой древесине и в сходной среде.

В условиях воздушной среды такое наружно-внутреннее оплодотворение без спаривания становится невозможным, так как поведет к быстрому высыханию и гибели открыто рассеянных порций семени. В связи с этим при переходе к наземному и воздушному образу жизни возникает необходимость в спаривании и в сокращении периода пребывания семени во внешней среде.

Первоначально оплодотворение в такой среде еще имеет наружно-внутренний характер, но самец уже сближается с самкой, а порции откладываемого семени быстро подхватываются самкой в одних случаях с помощью самца, в других — без его участия. Таким образом, здесь уже наблюдаются зачатки спаривания, сокращается срок пребывания семени во внешней среде, но нет еще настоящей копуляции, т. е. тесного сближения обоих полов при спаривании. Этот тип оплодотворения наблюдается у тех низших насекомых, которые живут в менее влажной, чем почва, среде, но еще связаны с ее поверхностью, т. е. живут в подстилке, под камнями, в толще густого травостоя и пр. Сюда относятся щетинохвостки и представители слитнобрюхих подур.

У высших, или крылатых, насекомых (Pterygota) в связи с переходом их взрослой фазы к жизни в воздушной среде, т. е. в условиях дефицита влаги, наружно-внутреннее оплодотворение заменяется внутренним и сопровождается копуляцией. В низших отрядах и подотрядах крылатых оплодотворение сопровождается выделением сперматофоры, которая сразу подхватывается половыми придатками самки (рис. 57). Так происходит оплодотворение у таракановых, богомоловых, длинноусых прямокрылых, сетчатокрылых. Но в высших группах крылатых сперматофора либо вводится непосредственно в половые пути самки (саранчовые, часть клопов, жуков, ручейников, перепончатокрылых, некоторые низшие двукрылые, чешуекрылые), либо сперматофоры полностью утрачиваются и в половые пути самки при копуляции вводится одна сперма (термиты, клопы, трипсы, скорпионовы мухи, часть жуков, ручейников, перепончатокрылых, большинство двукрылых). В обоих случаях для введения половой продукции у самца вырабатывается соответствующий аппарат — копулятивный орган, или эдеагус.

Рис. 57. Конец брюшка самки кузнечика со сперматофорой (по Болдыреву): ц — церк, спф — сперматофора, гпл — генитальная пластинка, я — яйцеклад (часть)

Описанная выше эволюция типов оплодотворения у насекомых возникла, по М. С. Гилярову, в результате смены сред обитания, именно в связи с выходом насекомых в течение их филогенеза из почвы в воздушную среду. А в целом она является еще одним доказательством развиваемой Гиляровым концепции о происхождении наземных членистоногих, включая и насекомых, от водных предков через посредство почвы как промежуточной среды, совмещающей свойства водной и воздушной сред жизни.

После оплодотворения самка вскоре приступает к откладке яиц (или живорождению). В ряде случаев наблюдается повторное спаривание и повторное размножение, особенно если продолжительность жизни имаго исчисляется не немногими днями (как, например, у поденок, шелкопрядов и пр.), а более длинным периодом; у отдельных видов (некоторые долгоносики и чернотелки среди жуков) она может достигать даже нескольких лет.

Плодовитость. Плодовитость насекомых нередко очень велика, но не является величиной постоянной. Определяется она двумя факторами: наследственными свойствами вида (строение и величина яичников), т. е. его потенциалом размножения, и воздействиями внешней среды. При благоприятных внешних условиях потенциал размножения реализуется в наибольшей степени. Так, самка хлопковой совки может отложить за свою жизнь до 2700 яиц, озимая совка — до 1200-1800 яиц, луговой мотылек — до 800, гессенская муха — до 500, хлебные пилильщики — до 50. В отдельных случаях плодовитость может достигать поразительных размеров, особенно у общественных насекомых. Например, самка (матка) медоносной пчелы откладывает в день до 3 тыс. яиц, а у термитов — даже до 30 тыс.

Однако потенциал размножения далеко не всегда реализуется полностью и плодовитость может быть сильно снижена под влиянием неблагоприятных условий внешней среды — погоды, условий питания и пр. Следовательно, в конечном счете плодовитость контролируется экологическими факторами, что и будет более подробно рассмотрено в разделе «Экология».

Пять репродуктивных процессов насекомых

Наиболее распространенный процесс, осуществляемый большим количеством видов. Это состоит из оплодотворения и эмбрионального развития в яйце в организме женщины, которая высиживает внутри однажды развитую, приводя к маленькой личинке, которая изгоняется наружу живым.

Эмбриональное развитие у насекомых, особенно у их яиц, характеризуется наличием мембран, устойчивых к таким условиям, как засуха, что позволяет внутреннему развитию личинки или нимфы независимо от внешних условий..

Одним из вариантов вивипарности является ововивипарность, при которой яйца образуются внутри насекомого и появляются на свет только вскоре после того, как они были изгнаны из организма-хозяина..

Этот вариант наблюдается у видов тараканов, таких как Blaptica dubia; другие виды тараканов воспроизводятся регулярным вивипаризмом.

2- Партеногенез

Это еще один процесс, присутствующий в большом количестве видов насекомых. Он состоит из развития яйцеклетки внутри женщины без необходимости того, чтобы яйцеклетка была оплодотворена мужчиной.

Некоторые виды прибегают к этому процессу как к единственному способу размножения, в то время как другие чередуют его с другими процессами, например живородящими, в зависимости от условий.

Этот метод бесполого размножения, также известный как девственное размножение, может присутствовать у видов насекомых, таких как жуки и тли..

Партеногенез не репродуктивный процесс, исключающий насекомых; рептилии и растения также могут выполнять этот тип механизмов.

Есть три формы партеногенеза. Первый — это аренотоз, возникающий, когда потомство состоит только из мужских особей. Вторым является телотоз, когда потомство состоит только из женских особей..

И третий — это амфитоз, при котором яйца, не оплодотворенные половым путем, могут давать как мужские, так и женские образцы..

3- Педогенез

Считается редким процессом, он проявляется, когда размножение происходит без полного созревания хозяина.

Он состоит из размножения личинок, при этом основная из них не достигла зрелости, что приводит к новой группе личинок, пожирающих мать в ее собственном развитии.

Таким образом, личинки способны рождаться беременными в пределах женского насекомого, так что количество личинок или куколок, возникающих в результате этого процесса, может быть намного больше, чем в результате нормального репродуктивного процесса..

Это может произойти у жуков, червей и комаров.

4- Полембрёный

Полиэмбрион является очень частным случаем при размножении насекомых. Он состоит из эмбрионального размножения одного яйца; из этого может быть произведено от двух до большого количества эмбрионов одновременно.

Обычно это происходит у таких видов, как осы, которым для выполнения своих естественных функций требуется большое количество особей, среди которых — потребление и борьба с другими вредителями..

5- Гермафродитизм

Считается самым редким из всех репродуктивных процессов, он состоит из развития и присутствия двух половых клеток (мужского и женского пола) у одного и того же насекомого. Это условие можно наблюдать у таких видов, как дождевые черви.

Процесс размножения среди гермафродитных особей имеет особенности, которые варьируются в зависимости от вида насекомого. Эти особенности даже сегодня продолжают изучаться.

Оцените статью
Мир цветов Pro100-Cvety
Добавить комментарий