Схематический рисунок главные признаки насекомых 2 класс: Главные признаки насекомых схематический рисунок 2 класс

Внутреннее строение насекомых | справочник Пестициды.ru

Внутреннее строение насекомых – это совокупность особенностей структуры и расположения органов, которыми представители этого класса отличаются от других живых организмов.

Скрыть

Содержание:

Скрыть

• Общий план строения. Полость тела
• Мышечная система
• Пищеварительная система
• Передняя кишка
• Средняя кишка
• Задняя кишка
• Выделительная система
• Жировое тело
• Кровеносная система
• Дыхательная система
• Нервная система
• центральная нервная система
• периферическая нервная система
• симпатическая, или вегетативная система
• Органы чувств
• Ссылки

Общий план строения. Полость тела

Органы насекомых располагаются в полости тела – его внутреннем пространстве, которое делится по уровню на три отдела, или синуса. Это разделение возможно благодаря наличию в полости горизонтальных перегородок (диафрагм).

Верхняя, или дорсальная диафрагма отграничивает перикардиальный отдел, внутри которого находится спинной сосуд (сердце и аорта). Нижняя диафрагма отделяет пространство перинейрального синуса; в нем лежит брюшная нервная цепочка. Между диафрагмами находится самый широкий висцеральный (внутренностный) отдел, в котором лежат пищеварительная, выделительная, половая система и структуры жирового тела. Элементы дыхательной системы встречаются во всех трех отделах.^[1]

Общий план строения насекомых на примере таракана

Общий план строения насекомых на примере таракана

---

1- пищевод, 2 — резервуар слюнной железы,

3 — слюнная железа, 4 — зоб, 5 — мышечный желудок,

6 — слепые отростки, 7 — средняя кишка, 8 — прямая кишка, 9 — брюшная нервная цепочка, 10 — трахеи, 11 — дыхальца, 12 —  семенник, 13 — семяпроводы,

14 — придаточные железы, 15 — мальпигиевы сосуды

Использовано изображение:^[7]

Каждый орган в теле насекомого имеет особое, строго определенное расположение относительно других структур; типичный вид органокомплекса можно продемонстрировать на примере схематического внутреннего строения таракана (см. фото).^[1] Посистемное внутреннее строение насекомых описано ниже.

В теле насекомых до 2 000 мышц, таким образом, их количество может в 3,5 раза превышать число мускулов в организме человека. Мышечные пучки располагаются в стенках внутренних органов (висцеральные) либо прикрепляются к элементам наружного скелета (к внутренней поверхности склеритов). В последнем случае они называются скелетными. Скелетные мышцы делятся по своему расположению на головную, грудную и брюшную группы. В области прикрепления мышц к кутикуле последняя имеет гребни, бугорки и прочие выступающие внутрь тела элементы – аподемы.^[3][4]

Каждая мышца представляет собой совокупность мышечных волокон, а каждое волокно – это клетка определенного строения. Внутри нее находится несколько ядер, цитоплазма, большое количество митохондрий («энергетических станций», благодаря которым возможна работа мышц) и нити специальных сократительных белков (актомиозина).^[4][1]

В области прикрепления к кутикуле мембраны мышечных клеток срастаются с гиподермой, там же от мышц отходят прочные тонкие нити – тонофибриллы, являющиеся у насекомых некоторым аналогом сухожилий. ^[1]

Муравей – одно из самых сильных насекомых

Муравей – одно из самых сильных насекомых

---

Использовано изображение:^[14]

В мышечной ткани насекомых с очень высокой скоростью происходит обмен веществ. Кроме того, у них есть особенности нервно-мышечной связи: у некоторых в ответ на поступление к мышце одного импульса она может сокращаться несколько раз! Подобный механизм особенно часто реализуется у летающих видов, представители которых могут делать до 1000 взмахов крыльев в 1 секунду.^[3] Благодаря этим особенностям насекомые могут длительное время выполнять физическую работу, отличаются большой силой мышц (в «своих» масштабах) и медленно утомляются.

Пищеварительная система насекомых представляет собой кишечный канал, начинающийся на переднем конце тела ротовым отверстием и заканчивающийся на задней части брюшка анальным отверстием. Кроме того, к пищеварительной системе относят железы, которые открывают свои протоки в различные отделы кишечного канала.^[6][4]

Строение пищеварительной системы насекомых

Строение пищеварительной системы насекомых

---

1 — слюнные железы, 2 — пищевод, 3 — зоб,

4 — пилорические придатки, 5 — средняя кишка,

6 — мальпигиевы сосуды, 7 — задняя кишка,

8 — прямая кишка

Использовано изображение:^[3]

В структуре канала выделяют три отдела:

. Включает глотку с впадающими в нее протоками слюнных желез, пищевод с имеющимся в нем расширением (зобом). Зоб переходит в провентрикулус, или мышечный желудок. Изнутри он покрыт «щеткой» из плотных зубцов, а в его стенке находятся мощные мышечные волокна. Все это позволяет провентрикулусу осуществлять механическую функцию: дополнительно измельчать и перемешивать проглоченный питательный субстрат.

У некоторых в передней кишке и на границе ее расположения со средней имеются выпячивания – дивертикулы или пилорические выросты. Зоб и выросты служат резервуарами для хранения пищи, там она обрабатывается ферментами.^[6][4]

. Отделяется от выше лежащего отдела специальным сужением – кардиальным клапаном. Внутри средней кишки, которая обычно представлена в виде вытянутой трубки, находится очень важная структура – перитрофическая мембрана, состоящая из фибриллярных и белково-хитиновых элементов. Мембрана обволакивает поступающие порции субстрата и участвует в переваривании пищи и усвоении минеральных и других компонентов.

. Ниже пилорического клапана, расположенного в нижней части среднего отдела, расположены структуры задней кишки. На ее уровне в кишечный канал обычно открываются мальпигиевы сосуды – элементы выделительной системы. Задняя кишка разделяется на две части – тонкую и прямую кишку, которые также разграничены между собой клапаном (ректальным). Кроме того, в стенках задней кишки располагаются ректальные железы, всасывающие воду.^[6][4](фото)

Данная схема является универсальной, однако насекомые, которые питаются разными субстратами (твердыми и жидкими, растительными и животными), могут иметь свои особенности строения пищеварительной системы. Подробнее – в этой статье.

Пустынная саранча – рекордсмен по количеству мальпигиевых сосудов

Пустынная саранча – рекордсмен по количеству мальпигиевых сосудов

---

Использовано изображение:^[13]

Главными органами выделительной системы у насекомых являются мальпигиевы сосуды. Это трубкообразные структуры, слепые концы которых оканчиваются в полости тела и омываются гемолимфой, а базальные части соединяются с кишечным каналом, как это показано на фото к предыдущему разделу. Сосуды захватывают из гемолимфы конечные продукты обмена веществ (в основном белкового обмена, главным образом мочевая кислота) и выводят их в кишку, откуда они потом с экскрементами выводятся наружу.

Число мальпигиевых сосудов может быть от 1 до 250, а порой и больше. Больше всего их у пустынной саранчи.^[4][5](фото)

Кроме того, функцию выведения из организма балластных веществ, метаболитов и ядов выполняют и другие органы, напрямую не относящиеся к выделительной системе. Это трахеи, избавляющие организм насекомого от летучих соединений, и железы. Также стоит упомянуть, что жировое тело и кутикула могут депонировать некоторые соединения в своих структурах.^[4][5]

Орган свечения у светлячка

Орган свечения у светлячка

---

Использовано изображение:^[12]

Жировым телом называется субстанция, находящаяся между органами. Условно его можно отнести к органам выделительной системы («почкам накопления»),^[3] однако оно не только накапливает метаболиты, но и выполняет множество других функций, что также создает ему сходство с «нашей» печенью и жировой тканью.

Жировое тело имеет цвет от белого до ярко-оранжевого, в наибольшем объеме располагается в брюшке. Оно накапливает запасные питательные вещества в виде гликогена или жира, в нем происходят процессы обезвреживания ядов (в том числе инсектицидов) и продуктов обмена веществ, а у некоторых насекомых в жировом теле находятся особые клетки, формирующие органы свечения.^[1][4](фото)

Кровеносная система у насекомых не замкнутая, то есть их кровь (гемолимфа) циркулирует не по закрытой сети сосудов, а частично протекает в полости тела между органами. Сосудистая часть кровеносной системы образована так называемым спинным сосудом, который делится на две части: сердце и аорту.^[1][4]

Выделение гемолимфы как защитный механизм

Выделение гемолимфы как защитный механизм

---

Г – гемолимфа

Использовано изображение:^[9][10]

Сердце располагается у насекомых в брюшке, имеет удлиненную форму, состоит из 1-7 камер, по бокам в нем имеются отверстия (устьица, ости) через которые орган, сокращаясь, засасывает внутрь себя гемолимфу и перекачивает ее в аорту.

Аорта расположена в грудном отделе, в ней нет камер и отверстий, она проводит кровь в направлении к голове. В последней никаких сосудов уже нет, гемолимфа изливается в ее полость, а потом под действием отрицательного давления постепенно опять перемещается к заднему концу тела, где вновь засасывается в сердце. ^[1][4]

В основании ног и усиков также имеются дополнительные образования, напоминающие сердца и обладающие самостоятельной сократительной активностью. Благодаря их наличию кровь может циркулировать и в придатках тела.^[1][4]

Что касается гемолимфы, то это – прозрачная (желтоватая, зеленоватая, бурая, реже другого оттенка) жидкость, которая разносит по телу питательные вещества и собирает из клеток продукты обмена веществ, которые затем фильтруются мальпигиевыми сосудами и выводятся из организма. Дыхательной функции, как у животных, кровь насекомых не имеет, что связано с особенностями строения органов дыхания, о которых мы поговорим чуть ниже. Зато у ряда насекомых она выполняет дополнительные задачи. К примеру, некоторые жуки, защищаясь от врагов, выделяют капли гемолимфы, содержащей раздражающие вещества, из области ротовых органов или сгибов конечностей.^[1][4](фото)

Строение дыхательной системы

Строение дыхательной системы

---

1 – трахейные стволы, 2 – стигмы

Использовано изображение:^[8]

Дыхательная система

Дыхание насекомых осуществляется атмосферным воздухом, притом кислород доставляется к клеткам и тканям непосредственно из окружающей среды. Это возможно благодаря особому строению трахейной системы – совокупности проводящих воздух внутренних трубочек, начинающихся от боковых частей груди и брюшка отверстиями – дыхальцами.^[4][5](фото)

От дыхалец внутрь тела идут более или менее прямые короткие стволики, которые впадают в основные трахейные стволы, лежащие продольно справа и слева. Иногда помимо основных у насекомых также бывают добавочные трахеальные стволы, одна пара или более. От них на уровне каждого сегмента вглубь отходят более мелкие трахеи.^[4][5]

К спинному сосуду и другим дорсально расположенным структурам направляется дорсальная ветвь, к органам пищеварительной и половой систем идет висцеральная ветвь, а к вентрально расположенным образованиям – вентральная.^[4][5]

Трахеи многократно ветвятся и оканчиваются трахеолами – самыми маленькими по диаметру трубочками, диаметр которых не превышает 1 мм. Они оплетают клетки и группы клеток, в результате чего те получают возможность путем диффузии извлекать через тонкие контактирующие мембраны кислород.^[4][5]

Нервная система

Она имеет очень сложное строение, но все ее компоненты состоят из одинаковых функциональных единиц – нервных клеток, или нейронов. Каждый нейрон содержит три части: тело, дендриты (многочисленные отростки, по которым клетка получает импульсы) и аксон (один отросток, по которым клетка сама передает импульсы к другим нейронам, а также рабочим органам – мышцам, железам). ^[2][1][4]

Строение нервной системы у разных насекомых

Строение нервной системы у разных насекомых

---

1 – у жука-краснокрыла (рассеянная нервная цепочка),

2 – у жука-вертячки (часть ганглиев цепочки слиты),

3 – у мухи (все ганглии нервной цепочки объединены).

Использовано изображение:^[8]

Макростроение нервной системы можно представить таким образом:

(головной мозг и брюшная нервная цепочка) – состоит из ганглиев, внутри которых находятся многочисленные ассоциативные центры, контролирует работу всех органов и тканей тела насекомого;^[2][1][4]

– представлена чувствительными и двигательными нервами, которые идут от центральной нервной системы к органам и тканям и наоборот;

– совокупность отдельно лежащих ганглиев и нервов, которые участвуют в управлении работой внутренних органов и особенно эндокринных желез.

Особого внимания среди этих структур заслуживают головной мозг и нервная цепочка.^[2][1][4]

Мозг насекомых состоит из трех отделов – протоцеребрум, дейтоцеребрум и тритоцеребрум. Тритоцеребрум имеет самое простое строение, он расположен сразу кпереди от брюшной нервной цепочки, управляет движениями верхней губы и мышц угла рта, имеет связь с симпатической нервной системой.^[2][1][4]

Дейтоцеребрум лежит впереди от тритоцеребрума, координирует работу усиков.

Протоцеребрум, или первичный мозг, имеет самое сложное строение, включает ряд отдельных анатомических структур, обладающих многочисленными функциями и неодинаково выраженных у представителей различных таксонов (зрительные доли, грибовидные тела, протоцеребральный мост, протоцеребральные лопасти и т.д.). Именно этот отдел отвечает за анализ информации, в нем формируются рефлексы и так далее. В конечном итоге протоцеребрум не только управляет работой всех органов, но и служит местом формированияповедения насекомых. ^[2][1][4]

Брюшная нервная цепочка – парная цепь ганглиев, лежащая вдоль тела на протяжении грудного и брюшного отдела. Каждая пара принимает чувствительные нервы и отдает двигательные нервы в пределах соответствующего сегмента тела. Иногда два или более ганглиев соединяются между собой, сливаясь в единое образование. В крайних случаях, например у мух, все ганглии брюшной нервной цепочки вообще собраны в одну массу, от которой к органам и тканям направляются нервы.^[2][1][4](фото)

Пример расположения органов чувств на голове пчелы

Пример расположения органов чувств на голове пчелы

---

1 – органы осязания, 2 – органы зрения,

3 – органы обоняния и слуха, 4 – органы вкуса

Использовано изображение:^[11]

Органы чувств – это производные нервной системы, которые содержат чувствительные окончания разных типов. У насекомых имеются:

1. Органы осязания – механорецепторы, расположенные в кутикуле по всему телу.
2. Органы зрения, представленные сложными фасеточными глазами, простыми глазками или личиночными глазками.
3. Органы слуха: располагаются на разных частых тела, обычно представлены так называемыми тимпанальными органами. Некоторые насекомые также слышат хордотональными органами, джонстоновым органом или специальными слуховыми волосками.
4. Органы вкуса: находятся на ротовых органах, реже на лапках и брюшке.
5. Органы обоняния: как правило, располагаются на усиках, представлены видоизмененными участками кутикулы. Вкус и обоняние работают совместно, так что их объединяют под определением «органы химического чувства».
6. Особый орган чувств, который определяет состояние внутренней среды организма насекомых, изучен мало.^[2][6]

Близкие статьи

 

Ссылки

Раздел: Строение насекомых

Тема: Внутреннее строение насекомых

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:

1.

Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. — 3-е издание., доп.— М.: Высш.школа, 1980. — 416 с.,ил.

2.

Бондаренко Н.В., Поспелов С.М., Персов М.П. — Общая и сельскохозяйственная энтомология. — М.: Колос, 1983.-416 с.

3.

Догель В.А. Зоология беспозвоночных. /Под ред. проф. Полянского Ю. И. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.школа., 1981. – 606 с., ил.  

4.

Захваткин Ю.А., Курс общей энтомологии, Москва, «Колос», 2001 — 376 с.

5.

Росс Г., Росс Ч., Росс Д. Энтомология. — М., Мир, 1985. -572 с.

6.

Шванвич Б.Н. Курс общей энтомологии. — М.Л. Советская наука. 1949.—900 с., ил.

Изображения (переработаны):

7.

Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. – 3-е издание., доп.— М.: Высш.школа, 1980. – 416 с., Иллюстрации из книги ©

8.

Догель В.А. Зоология беспозвоночных. /Под ред. проф. Полянского Ю. И. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.школа., 1981. – 606 с., Иллюстрации из книги ©

9.

Bloody -nosed Beetle? Timarcha tenebricosa, by  gailhampshire, по лицензии CC BY

10.

Bloody-nosed beetle, by  Richard, по лицензии CC BY

11.

Centris fasciata, male, face_2012-06-25-15.02.40 ZS PMax, by  Sam Droege, по лицензии CC BY

12.

Firefly w/glow, by  terry priest, по лицензии CC BY-SA

13.

Locust, by  Roberto Verzo, по лицензии CC BY

14.

Look what i’ve found for lunch!, by  Tetsumo, по лицензии CC BY

СвернутьСписок всех источников

Насекомые — виды и названия, общая характеристика класса

Биология

12.11.21

15 мин.

Насекомые — это самый крупный класс членистоногих беспозвоночных животных, в котором находится больше видов, чем у остальных классов. Самые многочисленные обитатели Земли.

Оглавление:

• Кто такие насекомые
• Признаки насекомых
• Виды насекомых — фото и названия
• Классификация насекомых
• Общая характеристика самого многочисленного класса животных
• Строение насекомых
• Кровеносная система
• Размножение насекомых
• Выделительная система
• Дыхательная система
• Нервная система
• Пищеварительная система
• Жизненный цикл
• Интересные факты о насекомых

Мир данных представителей не ограничивается бабочками и комарами, он удивителен и прекрасен, полон загадок и интересных явлений.

Кто такие насекомые

Наука о насекомых (энтомология) и биология говорят, что данные представители являются самым многочисленным классом животных, которые населяют всю планету. Поэтому среда обитания их многообразна.

Слепец

Их можно встретить в воздухе, в лесах, в водоемах, на земле, в пустыне, на льду и других поверхностях. Каждому из них свойственны свои отличительные черты.

Признаки насекомых

Многим начинающим интересны главные признаки насекомых, сколько ног у них и другие параметры.

Жук-долгоносик

Отличаются друг от друга они по внешнему и внутреннему строению. Но все обладают общими признаками:

• присутствие 6 ног;
• наличие на теле насечек;
• наличие головы с грудью и брюшком.

Схематический рисунок внешнего строения ниже.

Виды насекомых — фото и названия

Насекомые относятся к членистоногим. Эти отряды специалисты насчитываются больше 3,5 миллионов. Наиболее популярные разновидности в мире с фотографиями представим ниже списком.

Растительноядные

Растительноядные виды, согласно своему названию, едят растения, пыльцу и растительный сок. К ним относятся палочники, цикады, стрекозы, бабочки, тля, пчелы и жуки-листоеды.

Филиппинский палочник

Палочники любят маскироваться. Их с трудом можно различить среди листьев и стволов деревьев.

Черноморская цикада

Маленькие и крупные представители цикад едят растительный сок, а также громко общаются между собой и стрекочут.

Удивительные, прямокрылые и жесткокрылые бабочки позволяют опылять цветы, перелетая с одного цветка на другой, пьют нектар с помощью хоботка.

Хищные

Хищные нападают на других особей или едят их личинки. Примеры: ими считаются богомолы, божьи коровки, стрекозы, жуки-плавунцы и жужелицы.

Богомол

Богомол умело маскируется и ждет момент атаки на добычу, а потом нападает и съедает ее.

Стрекоза с добычей

Стрекозы, как и божьи коровки, довольно быстро летают, охотятся на комаров, едят их яйца и иных членистоногих.

Всеядные

Согласно своему названию, эти членистоногие живут как за счет растений, так и других особей. Это сверчки, кровососы (комары со слепнями и мошками), жуки-могильщики с навозниками, скарабеями и жуками-трупоедами.

Сверчок

Сверчки едят листочки, но могут употребить в пищу своих соперников, если они станут на пути.

Мошка мокрец

Комары, слепни и мошки высасывают человечью или животную кровь, а также могут есть своих собратьев.

Жук-могильщик

Жуки-могильщики, трупоеды и навозники предпочитают включать в свой рацион кровь, трупы других животных или людей, а также питаться фекалиями.

Общественные

Общественные — виды членистоногих, проживающих семьями. Это пчелы, муравьи, термиты, шмели и осы.

Пчелы строят соты

У каждых членов из этих семей есть свои функции.

Термиты

Они ведут себя как солдаты, которые работают ради общего блага.

Приносящие пользу

Членистоногие, приносящие пользу, помогают человеку производить блага. К таким относятся тутовый шелкопряд, лаковый червец, жук-пожарник, муха-журчалка и златоглазка.

Тутовые шелкопряды и их коконы

Шелкопряды создают шелк. Червец выпускает смолу с краской.

Златоглазка обыкновенная

Жуки-пожарники, мухи-журчалки и златоглазки питаются вредителями, обитающими в саду и в огороде, увеличивая тем самым урожай человека.

К особям, которые приносят пользу, относятся те, кто рыхлит землю и насыщает ее кислородом, перерабатывает останки зверей с растениями.

Вредители

Вредители — членистоногие, которые портят труды человека. К ним причисляют моль, саранчу, колорадского жука, листовертку, жука-точильщика и жука-усача.

Саранча

Моль ест шерсть и портит вещи в доме. Саранча с колорадским жуком и листоверткой уничтожает урожай.

Жук-точильщик

Точильщики и усачи уничтожают деревянную мебель в доме.

Паразиты

Паразиты — особи, живущие за счет животных и людей. Они питаются добываемыми ими продуктами и кровью.

Блоха в шерсти собаки

К ним относится семейство тараканов, блох, клопов и вшей.

Классификация насекомых

Насекомые бывают первичнобескрылые и крылатые. Первые никогда не были с крыльями. Они живут на земле и питаются тем, что смогут найти на ней.

Крылатые наоборот питаются тем, что смогут отыскать в воздухе. Делятся еще на два подвида — с полным превращением и неполным.

Отличие состоит в том, что первые развиваются из яйца и становятся только больше в размерах, например, кузнечик, а вторые — созревают в коконах, как бабочки или тутовые шелкопряды.

Общая характеристика самого многочисленного класса животных

Из-за широкого разнообразия мест обитания на земле, появились многие виды, которые расселились по всему свету. Сегодня они заселяют землю, воду и воздух. Их насчитывается больше 3 миллионов.

Они имеют свое уникальное строение, функционирующие органы чувств и жизненный цикл. Все подробнее рассмотрим далее.

Строение насекомых

Любое членистоногое состоит из головы, грудки и брюшка. В каждой из частей тела есть свои придатки, отвечающие за возможность видеть, слышать, осязать, общаться, размножаться и передвигаться.

На голове расположены органы зрения, рот и органы осязания. На груди имеются ножки и крылышки. А в брюшке сосредоточены основные внутренние органы, отвечающие за развитие животного.

Кровеносная система

Кровеносная система у насекомых отличается незамкнутостью. Главный орган системы — спинной сосуд, заполняющий тело и органы.

Спинной сосуд делится на несколько отделов — сердечный и отдел аорты. Сердце состоит из четырех желудочков, питающих кровь.

Размножение насекомых

Насекомые, к примеру, богомолы, тараканы и клопы, размножаются с помощью капель спермы, оставленных на земле.

Другие спариваются друг с другом, совершают процесс копуляции, в результате которых появляются яйца.

Уже из яиц появляется потомство.

Выделительная система

Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами и трубчатыми канальцами, по которым выводится соль и азотистые соединения.

Дыхательная система

Состоит из воздухоносных труб и упругих стенок трахей. Кислород обрабатывается дыхальцами и попадает в трахеи. Они имеют значение: через них воздух достигает трахеол, пронизывает все тело и выводится обратно наружу.

Таким образом дышат животные дыхальцами.

Нервная система

ЦНС состоит из надглоточной нервной ганглии, головного мозга и нервных узлов, отходящих от него. От узлов отходит окологлоточное кольцо, которое соединяется с ганглиями и грудным отделом.

ЦНС связана с периферической НС нервами, которые присоединяются к узлам и пронизывают все органы.

Пищеварительная система

Состоит из передней, средней и задней кишки.

В переднюю пища попадает, в средней переваривается, а через заднюю выходит.

Жизненный цикл

Условно жизненный цикл любого насекомого делится на три стадии. В первой стадии появляется эмбрион, который развивается в яйце. Во второй стадии эмбрион выходит на свет и достигает имаго.

А на последней взрослое животное достигает зрелости, откладывает яйца, оставляя потомство, и умирает.

У каждого насекомого свой жизненный цикл. Он зависит от состава поколения, типа размножения и типа жизнедеятельности.

Интересные факты о насекомых

Майский жук в полёте

Еще несколько любопытных фактов для детей и взрослых:

1. Меньше всего живет на свете комар и муха. Они быстрее всех развиваются и откладывают яйца.
2. Сегодня ученые все чаще приходят к мнению о том, что существуют более 8 миллионов разновидностей насекомых.
3. Ежегодно выявляются и заносятся в книги новые виды членистоногих.
4. Пауки съедают каждый год столько добычи, сколько весит все население планеты.
5. Редкие виды были запечатлены исследователями только один раз.
6. Насекомые не имеют скелета. Его роль отведена наружному хитиновому экзоскелету.
7. Комары могут полностью высосать человечью кровь. При этом их численность должна быть огромной.
8. Ученые не в силах разгадать загадку полета жуков, поскольку по всем законам они летать не должны.
9. Самым быстро перемещающимся насекомым на земле является стрекоза. Она летит со скоростью в 60 км/ч.

План урока | Изобрести насекомое

«Кузнечик» Райана Вуда

В нашем мире есть тысячи видов насекомых, и каждый приспособлен для выживания в своей среде обитания. В этом упражнении учащиеся узнают, что такое насекомое и каковы некоторые из его приспособлений. Затем они применят свои знания, «создав» насекомое, приспособленное для жизни в назначенной им среде.

Цели

Учащиеся будут:

1. узнать, что делает насекомое насекомым, определяя общие структуры и характеристики насекомых.
2. изучить примеры адаптации насекомых и сделать вывод, как они соответствуют среде обитания или образу жизни насекомого.
3. оценят разнообразие насекомых.

Материалы

• Листок «Изобрести насекомых» , по одному на учащегося
• Схема насекомых , по одной на ученика
• Набор из карточек с изображением насекомых
• Членистоногие распечатки (дополнительно)
• Цветные карандаши/маркеры, глина для лепки, по одному набору на группу учащихся (по желанию) 

Подготовка преподавателей

1. Листы «Распечатайте схему насекомых» и «Изобретите насекомых», по одному на каждого учащегося.
2. Распечатайте и вырежьте карточки «Среда обитания насекомых», по одной карточке на группу.
3. (дополнительно) Печать изображений членистоногих или создание слайд-шоу.

Научные термины для студентов

• живот: последняя из трех основных частей тела насекомого.
• адаптация : любая структура или поведение организма, повышающие его шансы на выживание
• усики (мн. усики): тонкие щупальца на голове животного, такого как рак, изопод или насекомое. Антенны используются для восприятия окружающей среды.
• членистоногие: группа животных с экзоскелетом, сочлененными ногами и сегментированным телом, включая насекомых, пауков, клещей, скорпионов, многоножек, крабов и креветок.
• энтомолог: ученый, изучающий насекомых
• экзоскелет: твердое защитное покрытие, встречающееся у всех членистоногих, которое обеспечивает структуру, подобную скелету, но находится снаружи.
• среда обитания: место или тип места, где растение или животное естественным образом или обычно живет и растет
• голова: первая из трех основных частей тела насекомого
• насекомые : группа членистоногих, характеризующаяся наличием сегментированного тела, состоящего из трех частей, шести ног и двух усиков, включая жуков, муравьев и пчел.
• личинка (мн.: личинки) : червеобразная ранняя стадия жизненного цикла насекомого.
• метаморфоза: превращение насекомого (или другого животного) из одной формы в другую по мере его развития во взрослую особь. Бабочки — хорошо известный пример.
• грудная клетка: середина насекомых три части тела. Ноги и крылья насекомого всегда прикреплены к груди.

Введение в деятельность

1. Что такое насекомое? Обсудите всем классом, что делает насекомое. Обязательно укажите, чем насекомое отличается от других членистоногих: у него три сегмента тела, два усика и шесть ног. Вы можете использовать членистоногие в формате PDF, чтобы показать различных членистоногих, включая насекомых, в качестве примеров, или вы можете предложить учащимся выяснить, является ли членистоногое насекомым или нет. Совет учителю: этот PDF-файл можно распечатать или показать всему классу в виде слайд-шоу.
    
2. Анатомия насекомых Раздайте каждому учащемуся по одной диаграмме насекомых. Пусть учащиеся поработают в группах и попытаются сначала заполнить листы, а затем обсудите в классе, что из себя представляет каждая часть и что, по их мнению, она делает. Совет учителю: постарайтесь позволить учащимся поделиться определениями своими словами, прежде чем давать классу формальные определения.
    
3. Адаптация Введите основной вопрос: «Как может быть так много общего между живыми существами, но так много различных видов растений и животных?» Обсудите и дайте определение термину «адаптация». Используйте членистоногих в формате PDF в качестве примеров и попросите учащихся указать на приспособления, которые они видят на своем теле, или на поведение, которое, как они знают, есть у животных.

Процедура

1. Разделите класс на небольшие рабочие группы по четыре-шесть учеников в каждой и раздайте каждой группе Карту среды обитания насекомых и набор художественных принадлежностей. Каждому учащемуся понадобится рабочий лист «Изобрести насекомое». Совет учителю: приготовьте глину для лепки или другие материалы для творчества, чтобы сделать занятие более динамичным и трехмерным.
    
2. Представить правила деятельности:

• Изобретенные насекомые должны подходить для среды обитания, описанной в карточке среды обитания насекомых вашей группы, и должны питаться как минимум одним из перечисленных источников пищи.
• Придуманные насекомые должны быть основаны на реальности (насекомые не могут создавать реактивные ранцы для полета) и иметь те же части тела, что и настоящие насекомые.
• Развлекайся и твори!
• Не забудьте дать насекомому имя.

Подведение итогов

1. Пусть каждая группа представит свое насекомое классу и скажет, какая среда обитания им была предоставлена. Попросите учащихся рассказать хотя бы об одной адаптации, которую они дали своему насекомому, и почему.
    
2. Всем классом обсудите, чем похожи и чем отличаются насекомые каждой группы. Были ли у каких-то двух похожие приспособления? Имели ли какие-либо два одинаковые места обитания, но разные приспособления?
    
3. Подумайте и попытайтесь ответить на главный вопрос: «Как может быть так много общего между живыми существами, но так много разных видов растений и животных?»

Расширения и варианты

Дополнительные приспособления
Чтобы усложнить задание, назначьте дополнительное требуемое приспособление. Например:

• Выглядит как животное, отличное от насекомого (мимикрия)
• Активен только ночью (ночной образ жизни)
• Сливается с окружающей средой (камуфляж)
• Должен быть в состоянии есть определенные вещи (раздавливание ротового аппарата для семян)
• Должен уметь избегать определенных хищнических характеристик (сильные задние ноги для прыжков)
• Должен быть в состоянии двигаться или оставаться на месте (блохи перемещаются от хозяина к хозяину)

Исследовательский проект
После того, как учащиеся изобрели своих насекомых, попросите их исследовать настоящих насекомых, которые живут в назначенной им среде обитания с назначенным им источником пищи. Рекомендуемые книги и веб-сайты см. в разделе Ресурсы. Предоставьте учащимся чистый лист «Изобретите насекомое», на котором они могут рисовать и писать о насекомом, которое они изучают.

Задача «Спроектировать среду обитания»
Предложите учащимся спроектировать среду обитания для других и посмотреть, смогут ли они построить насекомое, адаптированное к этой среде.

Выходи на улицу!
Теперь, когда учащиеся имеют представление о среде обитания и адаптации насекомых, выведите их на улицу и посмотрите, каких насекомых учащиеся могут обнаружить на школьном дворе или в окрестностях. Используйте прозрачные пластиковые контейнеры, чтобы ловить и наблюдать за насекомыми с помощью увеличительного стекла. Затем отпустите их там, где они были найдены.

Информация для преподавателей

Членистоногие:

Ученые классифицируют животных в зависимости от эволюции их тел. Животные со схожими характеристиками объединяются в группы. Насекомые принадлежат к очень большой группе животных, называемых членистоногими . Пауки, крабы, многоножки, клещи, скорпионы, креветки, также относятся к отряду членистоногих. Характерной чертой членистоногого является экзоскелет , или внешний суставной скелет, обеспечивающий структуру и защиту более мягких внутренних органов животного. Пластины экзоскелета могут перекрываться, но иметь гибкие соединения между ними, что позволяет различным частям тела двигаться независимо от остальных, как у животных с внутренним скелетом.

Определяющие характеристики насекомых:

Три сегмента тела Все насекомые имеют сегментированное тело. Тело насекомых разделено на три сегмента – голову, грудь и брюшко. У некоторых насекомых трудно точно сказать, где заканчивается один сегмент и начинается другой. Но есть надежный способ определить, какая часть какая. Во-первых, ищите глаза и усики; они всегда расположены на голове. Затем найдите ноги; они всегда связаны с грудной клеткой. На теле остается только брюшко, расположенное на противоположном от головы конце!

Шесть ног Все взрослые насекомые имеют шесть ног. Насекомые, которые претерпевают полную метаморфозу (то есть превращаются из яйца в личинку, затем в куколку и во взрослую особь), полностью лишены ног на первых этапах своей жизни. Глядя на ноги насекомого, обычно можно определить, в какой среде оно живет. Например, многие насекомые, живущие в воде, такие как водные лодочники, имеют уплощенные веслообразные ноги, помогающие им передвигаться по воде. У других насекомых могут быть ноги, подходящие для бега, лазания или прыжков на большие расстояния.

Антенны Взрослые насекомые также снабжены парой чувствительных усиков на голове. Эти органы чувств используются, чтобы чувствовать, обонять, а иногда и слышать. Антенны бывают самых разных форм и размеров, в зависимости от того, как они используются. Ученые используют антенны, чтобы помочь идентифицировать различные типы насекомых, потому что они очень специфичны для отдельных видов насекомых.

Крылья Крылья есть у всех отрядов насекомых, кроме самых «примитивных». Даже у муравьев и термитов репродуктивные члены колонии обладают крыльями. Как правило, насекомые имеют два набора крыльев, которые движутся вместе в унисон. У жуков передняя пара крыльев видоизменена, образуя защитный кожух для задних крыльев, называемый надкрыльями. Настоящие мухи, по-видимому, имеют только два крыла. Это связано с тем, что задние крылья были преобразованы в жужжальца, которые напоминают небольшие выпуклые структуры, которые действуют как противовес передним крыльям, помогая стабилизировать полет насекомого.

Экология насекомых

Насекомые в изобилии встречаются повсюду на нашей планете, за исключением океанов и полярных регионов. Помимо этих мест, куда бы ни смотрели энтомологи, они обнаруживали большое разнообразие видов насекомых, каждый из которых подходит для среды, в которой они живут. Это включает в себя экстремальные условия, такие как горные вершины, пустыни и замерзшая пресная вода.

Насекомые не только заполнили практически каждую среду обитания на Земле, но и в каждой из них они исполнили почти все экологические роли, от падальщиков до первичных потребителей, от хищников до паразитов и так далее. Насекомые не только хорошо приспособлены к окружающей среде, в которой они живут, но и к своей роли в этой среде, которая во многом определяется тем, что они едят. Растения, грибки, другие насекомые, разлагающиеся вещества, кровь и фекалии использовались насекомыми в качестве источников пищи. Чтобы есть, а иногда и ловить пищу, насекомые развили специальные части тела, характерные для каждого из них.

То, как у нас получилось так много различных видов насекомых, выполняющих так много ролей, является вопросом времени и эволюции. Насколько мы можем судить, насекомые существуют уже 325 миллионов лет, в течение которых у них было много возможностей эволюционировать и диверсифицироваться. [Гримальди, Д., и Энгель, М., 2005.]

Адаптация у насекомых

Адаптация — это процесс, посредством которого группа организмов становится лучше приспособленной к окружающей среде в течение многих поколений. Эта фундаментальная концепция эволюции определяет не только то, где живет организм, но и то, как он живет. Путем проб и ошибок (ошибка в данном случае означает смерть без успешного размножения) в сочетании со случайными генетическими вариациями популяции организмов и их потомков постепенно лучше адаптируются к окружающим их условиям.

Животные могут приспосабливаться к окружающей среде, меняя свое поведение (например, шмель летит дальше на юг, чтобы найти цветущие растения нетипично холодной весной). Они также адаптируются к изменениям в строении тела. Каждый аспект тела насекомого можно объяснить как адаптацию к какому-либо фактору окружающей среды. См. стр. 4 для некоторых примеров адаптации насекомых.

Калифорнийские стандарты естественнонаучного содержания

Третий класс: Науки о жизни

3.b) Учащиеся знают примеры разнообразных форм жизни в различных средах, таких как океаны, пустыни, тундра, леса, луга и водно-болотные угодья.

3.d) Учащиеся знают, что при изменении окружающей среды некоторые растения и животные выживают и размножаются; другие умирают или переезжают в новые места.

Четвертый класс: Науки о жизни

2.) Все организмы нуждаются в энергии и материи, чтобы жить и расти. В качестве основы для понимания этой концепции:

• a. Учащиеся знают, что растения являются основным источником вещества и энергии, поступающих в большинство пищевых цепей.
• б. Учащиеся знают, что производители и потребители (травоядные, плотоядные, всеядные и редуценты) связаны пищевыми цепями и пищевыми сетями и могут конкурировать друг с другом за ресурсы в экосистеме.
• в. Учащиеся знают, что редуценты, в том числе многие грибы, насекомые и микроорганизмы, перерабатывают остатки мертвых растений и животных.

3.) Выживание живых организмов зависит друг от друга и от окружающей среды. В качестве основы для понимания этой концепции:

• а. Студенты знают, что экосистемы могут быть охарактеризованы их живыми и неживыми компонентами.
• б. Учащиеся знают, что в любой конкретной среде некоторые виды растений и животных выживают хорошо, некоторые хуже, а некоторые вообще не могут выжить.
• в. Учащиеся знают, что многие растения зависят от животных в плане опыления и распространения семян, а животные зависят от растений в плане пищи и убежища.
• д. Студенты знают, что большинство микроорганизмов не вызывают болезней и что многие из них полезны.

Научные стандарты нового поколения

Основные дисциплинарные идеи

• LS1.A: Структура и функции: Растения и животные имеют как внутренние, так и внешние структуры, которые выполняют различные функции в процессе роста, выживания, поведения и размножения.
• LS4.C: Адаптация: В любой конкретной среде некоторые виды организмов выживают хорошо, некоторые хуже, а некоторые вообще не могут выжить.
• LS4.D: Биоразнообразие и люди: В любой местности есть много разных живых существ, и они существуют в разных местах на суше и в воде.

Сквозные концепции

• Структура и функция: Форма и устойчивость конструкций природных и искусственных объектов связаны с их функцией(ями). (К-2)
• Причина и следствие: Причинно-следственные связи регулярно используются для объяснения изменений. (3 класс)

Соответствующие ожидаемые результаты

• К-2-ЭТС1-2 . Разработайте простой эскиз, рисунок или физическую модель, чтобы проиллюстрировать, как форма объекта помогает ему функционировать так, как это необходимо для решения данной проблемы.
• 3-LS4-3 . Сформулируйте аргумент с доказательствами того, что в определенной среде обитания некоторые организмы могут выжить хорошо, некоторые хуже, а некоторые вообще не могут выжить.
• 4-LS1-1 . Приведите аргумент, что растения и животные имеют внутренние и внешние структуры, которые обеспечивают выживание, рост, поведение и размножение.
• 3-5-ETS1-2 : Создание и сравнение нескольких возможных решений проблемы на основе того, насколько хорошо каждое из них соответствует критериям и ограничениям проблемы.

Ресурсы

• Боррор, Д.Дж. и Уайт, Р.Э. Полевой справочник насекомых: Америка к северу от Мексики . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Серия полевых справочников Петерсона, Houghton Mifflin, 1970.

.

• Дорис Э. Энтомология. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Thames and Hudson Inc., 1993.

.

• Гримальди, Д., и Энгель, М. (2005). Разнообразие и эволюция. В Эволюция насекомых (стр. 3). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета.
• МакГэвин, Г.К. Насекомые, пауки и другие наземные членистоногие. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Дорлинг Киндерсли, 2000.

.

• Пауэлл, Дж.А. и Хог, К.Л. Калифорнийские насекомые. Беркли и Лос-Анджелес, Калифорния: University of California Press, 1980.

.

• Пратт, Х., и Байби, Р. (2012). Измерение 3 ОСНОВНЫЕ ДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИДЕИ — НАУКИ О ЖИЗНИ. В руководстве для читателей NSTA по структуре научного образования K-12 (расширенное издание, стр. 161). Арлингтон, Вирджиния: NSTA Press.
• Пайл, Р.М. и Кест, К. Насекомые: Книжка-раскраска полевого справочника Петерсона. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Houghton Mifflin Co., 19 лет.93.
• Фото Райана Вуда, опубликовано в открытом доступе; исходно из https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Grasshopper_2.JPG

Сопутствующие материалы

image-standard

«Дождевые черви!» © 2009 Юн Хуан Юн

Усадьба макробеспозвоночных

Узнайте, какие макробеспозвоночные живут во дворе вашей школы!

стандарт изображения

© Брокен Инаглори

Адаптация к среде обитания

Как форма и цвет животного влияют на среду обитания, в которой оно живет?

video-youtube

Жуки на завтрак

Flipside Science исследует, почему употребление насекомых лучше для нашей планеты, чем другие источники белка, такие как говядина.

Подходит для: 2-6 классов

Стандарты для: 2-го, 3-го, 4-го, 5-го классов

Время подготовки: 20 минут

Время занятия: 120 минут

Предметы: науки о жизни

Метаморфоз – определение, типы и примеры

Метаморфоз Определение

Метаморфоз – это процесс, при котором животные претерпевают экстремальные, быстрые физические изменения через некоторое время после рождения. Результатом метаморфоза может быть изменение всего плана тела организма, например, изменение количества ног животного, его способов питания или дыхания.

У видов, использующих метаморфоз, метаморфоз также обычно необходим для достижения половой зрелости. Предметаморфические представители этих видов обычно не могут спариваться или воспроизводиться.

Общеизвестные примеры метаморфоза включают процесс, которому подвергается большинство насекомых, и превращение головастиков в лягушек. На приведенной ниже диаграмме показаны этапы этого изменения, на которых маленькие рыбоподобные головастики превращаются в то, что кажется совершенно другим животным:

Животные, о которых вы, возможно, не знаете, подвергаются метаморфозу, включают рыб, моллюсков и многие другие виды морских существ, которые относятся к насекомым, моллюскам или рыбам. Омары, например, которые тесно связаны с насекомыми, претерпевают метаморфозы как часть своего жизненного цикла.

Метаморфоза — удивительный процесс. Скорость и масштабы роста и дифференцировки клеток поражают. У большинства видов такой быстрый рост и такие стремительные изменения типа клеток происходят только во время эмбрионального развития. Действительно, некоторые ученые считают, что процесс метаморфоза включает своего рода повторную активацию генов, которые позволяют животным клеткам переходить из одного типа клеток в другой.

Изменения, ведущие к метаморфозу, вызываются гормонами, которые вырабатываются организмом животного при наступлении подходящих условий для метаморфоза. У некоторых животных следует гормональный каскад, при этом триггерный гормон вызывает высвобождение нескольких других гормонов, которые действуют на разные части тела животного.

Гормоны вызывают резкие изменения в функционировании клеток и даже изменения в поведении, такие как гусеница, плетущая свой кокон.

Воздействие гормонов на метаморфоз можно изучить путем искусственного введения этих гормонов пре-метаморфическим животным. Головастики, например, могут начать терять хвост и рано отращивать конечности, добавляя гормоны щитовидной железы в их запасы воды. К сожалению, это пагубно сказывается на здоровье животного.

Функция метаморфозы

Ученые до сих пор не могут понять, почему метаморфоза возникла. Для современных животных ее назначение очевидно: если бы не произошло метаморфоза, головастики не могли бы стать лягушками, а личинки не могли бы стать взрослыми, способными к размножению. Без репродуктивно зрелых членов эти виды быстро вымерли бы.

Но почему эти виды эволюционировали, чтобы в первую очередь нуждаться в этом дополнительном шаге? Почему бы просто не вывести взрослых бабочек или лягушек из яиц?

По крайней мере, некоторые метаморфизирующиеся виды не начинали таким образом: самые ранние насекомые в основном вылуплялись взрослыми особями. Но несколько сотен миллионов лет назад некоторые виды наткнулись на уловку метаморфоза. Очевидно, он имел бешеный успех; считается, что почти две трети ныне живущих видов используют метаморфозы для достижения значительных изменений между их взрослыми и ювенильными формами.

Преимущество метаморфоза может заключаться в его способности снижать конкуренцию. Предметаморфические животные обычно потребляют совершенно другие ресурсы, чем их взрослые формы. Головастики живут в воде, питаясь водорослями и растениями. Лягушки живут на суше, дышат воздухом и питаются насекомыми. Гусеницы едят листья; бабочки живут за счет нектара. И т.д..

Это эффективно предотвращает конкуренцию старших представителей вида с более молодыми. Это может привести к тому, что большее количество представителей вида успешно достигнет половой зрелости без риска быть проигранным более старшими представителями своего вида.

Типы метаморфоза

Полный метаморфоз

При полном метаморфозе личинка полностью меняет план своего тела, чтобы стать взрослой особью. Самый известный пример — бабочка, которая начинается как червеобразная гусеница, поедающая листья, и превращается в летающее, пьющее нектар существо с экзоскелетом.

Организмы, подвергающиеся полному превращению, называются «голометаболическими» от греческих слов «холо» — «полный» или «целый», «мета» — «изменение» и существительного «боле» — «выбрасывать». Таким образом, «голометаболический» означает «полностью изменяющийся» или «полностью изменяющийся».

Это преобразование настолько быстрое и полное, что гусеница вынуждена плести кокон и лежать в спячке в течение нескольких недель, пока ее тело претерпевает эти радикальные изменения.

Другие животные, которые превращаются из червеобразной личиночной стадии в животное, которое выглядит совершенно иначе, включают жуков, мух, мотыльков, муравьев и пчел.

Некоторые ученые полагают, что личиночная стадия полного превращения могла произойти от насекомых, которые вылупились из яиц, но не развились должным образом. Некоторые из этих эмбрионов могли прожить достаточно долго, чтобы найти пищу во внешнем мире; и это могло в конечном итоге дать им преимущество, поскольку они могли дольше питаться и набираться сил, чем их сверстники, прежде чем превратиться во взрослую стадию.

Неполный метаморфоз

При неполном метаморфозе в процессе метаморфоза изменяются только некоторые части тела животного. Животные, которые лишь частично изменяют свое тело по мере взросления, называются «гемиметаболическими» от греческих слов «геми» — «половина», «мета» — «изменение» и глагола «боле» — «бросать».

«Полуметаболический» — это слово, означающее «полуизменяющийся».

Тараканы, кузнечики и стрекозы, например, вылупляются из яиц, очень похожих на их взрослых особей. Они приобретают крылья и функционирующие репродуктивные органы по мере роста, но они не полностью переделывают свое тело, как это делают их полностью метаморфизирующиеся родственники.

Примеры метаморфоз

Бабочки

Многие из нас, возможно, были свидетелями процесса метаморфоза, когда в школе превращали гусениц в бабочек. Идея о червеобразной гусенице, заворачивающейся в кокон на несколько недель, а затем превращающейся в красивую бабочку, безусловно, странная. Но очевидные изменения внешности, такие как рост крыльев, не отражают того, насколько странным является этот процесс.

В коконе гусеницы не просто получают ноги, крылья и экзоскелет. У них также вырастают новые глаза, теряются части рта, поедающие листья, и заменяются хоботками, сосущими нектар, и приобретаются зрелые репродуктивные органы.

Чтобы осуществить это кардинальное изменение, гусеница-метоморфизатор в основном переваривает себя.

Чтобы превратить гусеницу в бабочку, требуется много энергии и сырья. Поэтому, чтобы сделать это возможным, гусеницы выделяют ферменты, которые растворяют большую часть их тел! Действительно, твердая оболочка кокона нужна не только для защиты метаморфизирующегося насекомого от нападения: она нужна для того, чтобы удерживать его разжижающееся тело связанным воедино, чтобы оно не вытекло!

Не все клетки гусеницы растворяются этими ферментами. Выживают специальные ткани, называемые имагинальными дисками, и они используют суп, который раньше был остальной частью тела гусеницы, для питания. Потребляя белки, витамины и минералы — все, что нужно для создания бабочки, — эти имагинальные диски способны невероятно быстро расти, превращаясь в зрелые части тела бабочки.

Новый кузов почти не имеет ничего общего со старым кузовом. У него новые ноги, новые органы чувств, новый экзоскелет, новая репродуктивная система. Даже его пищеварительная система работает иначе, так как теперь он должен переваривать нектар вместо листьев. Это все, кроме красивых крыльев.

Это радикальное изменение позволяет бабочкам очень эффективно завершать свой жизненный цикл без конкуренции между взрослыми бабочками и гусеницами за пищу.

Многие другие насекомые проходят аналогичный процесс. Они вылупляются как червеобразные личинки, в конечном итоге заключаются в твердые куколки и появляются во взрослом возрасте с ногами, экзоскелетом и другими особенностями, которые имеют мало общего с личинками, которыми они когда-то были. Пчелы, жуки, муравьи и мухи используют эту стратегию.

Лягушки

Превращение головастика в лягушку немного менее бурное, чем превращение гусеницы в бабочку, но эти процессы имеют некоторые важные общие черты.

Головастики не превращают свое тело в кашу; но они «переваривают» их менее впечатляющим образом. Используя процесс апоптоза — или «запрограммированную гибель клеток», — головастики «приказывают» клеткам, которые им больше не нужны, уничтожить свою ДНК и умереть. Мертвые клетки затем поглощаются для получения энергии и сырья для создания других клеток.

Клетки их хвостов разбиваются и используются для создания развивающихся ног; аналогичный процесс происходит с жабрами, которые исчезают, когда у головастика начинают развиваться легкие, дышащие воздухом.

Интересно отметить, что метаморфозы головастиков и метаморфозы насекомых, вероятно, развивались отдельно; общий предок насекомых и амфибий давно разошелся, и считается, что предки современных насекомых не использовали метаморфоз. Когда одно и то же явление развивается дважды у совершенно разных организмов, это верный признак того, что это полезная адаптация!

Рыба

Некоторые виды рыб претерпевают метаморфозы, подобные метаморфозам головастиков. Хотя эти изменения не столь драматичны, они могут привести к изменениям в источнике пищи рыбы, ее строении тела и в том, где она может жить. Подобно более радикальным формам эволюции, это может предотвратить конкуренцию взрослых особей с молодыми за пищу.

Лосось, например, является пресноводной рыбой в ее молоди. Претерпев частичную метаморфозу, он становится морской рыбой.

Размышляя об этом процессе, важно помнить, что все организмы должны регулировать свой водно-солевой баланс. Вот почему люди не могут пить морскую воду, не умирая: соль переполнит нашу клеточную химию, и наши клетки не будут функционировать должным образом. Точно так же пресноводные рыбы обычно не могут жить в соленой воде. Таким образом, чтобы стать морской рыбой, лосось должен развить новые органы и клеточные механизмы, чтобы справиться с соленой водой.

Поэтому лосось должен совершать ежегодную миграцию вверх по течению; взрослые лососи живут в океане, но их икра должна вылупиться в пресной воде, чтобы молодь выжила. Это означает, что взрослый лосось должен покинуть свои дома в океане и отправиться в пресноводные реки, и плыть как можно дальше вверх по течению, прежде чем отложить икру!

Камбалы странным образом претерпевают метаморфозы, при которых один их глаз и ноздри перемещаются с одной стороны головы на другую. Молодь камбалы очень похожа на большинство рыб: они плывут вертикально по отношению к течению, с одним глазом и одной ноздрей на каждой стороне их лезвиеобразного тела. Этот тип тела позволяет им быстро плавать, как и большинству других видов рыб.

Но в зрелом возрасте камбала представляет собой плоскую рыбу, которая маскируется, плавая на животе, прижавшись к морскому дну. Чтобы осуществить это изменение образа жизни, молодые камбалы, по сути, переворачиваются на бок и превращают одну сторону своего тела в живот. Благодаря клеточным изменениям глаз и ноздря со стороны брюшка фактически мигрируют, чтобы присоединиться к другому глазу и ноздре на том, что теперь является «верхней» стороной рыбы.

У эволюции наверняка есть творческие подходы!

Тест

1. Почему ученые считают, что у насекомых произошла метаморфоза?
A. До развития метаморфоза насекомые всю свою жизнь жили как червеобразные личинки. Преимущества выращивания крыльев очевидны.
B. Несчастный случай в эмбриональном развитии мог привести к тому, что некоторые насекомые вылупились из яиц до того, как они приняли взрослую форму; это могло позволить им тратить больше времени на рост, не конкурируя со взрослыми представителями своего вида.
C. Предотвращая конкуренцию взрослых особей с молодыми за пищу и другие ресурсы, метаморфоз может привести к тому, что большее количество представителей вида доживет до половой зрелости.
D. B & C

Ответ на вопрос №1

D верно. B и C оба верны. Ответ А неверный; до метаморфоза насекомые на самом деле всю свою жизнь жили во взрослой форме, а не в личиночной форме!

2. Является ли бабочка голометаболической или гемиметаболической?
A. Полуметаболический
B. Голометаболический
C. Оба
D. Ни

«Голометаболический» происходит от греческого слова «холо» для «целого» или «полного» и «мета» для «изменения». Бабочки действительно претерпевают полное изменение во время метаморфоза!

3. Что можно сказать на основании того факта, что и насекомые, и лягушки подвергаются метаморфозу?
A. Все виды первоначально подвергались метаморфозу, но некоторые из них утратили эту способность.
B. Лягушки и насекомые, должно быть, произошли от общего предка, подвергшегося метаморфозу.
C. Метаморфоза, должно быть, эволюционировала дважды независимо, поскольку она появилась у насекомых спустя много времени после того, как их линия отделилась от линии лягушек.
D. Ничего из вышеперечисленного.

Ответ на вопрос №3

C верно. Записи окаменелостей показывают нам, что древние насекомые не подвергались метаморфозу; вид должен был «усвоить» эту способность несколько сотен миллионов лет назад. Лягушки, по-видимому, развили метаморфоз независимо, что делает это примером конвергентной эволюции.

Ссылки

• Jabr, F. (nd). Как эволюционировали метаморфозы насекомых? Получено 2 июля 2017 г. с https://www.scientificamerican.com/article/insect-metamorphosis-evolution/
• Gilbert, SF (1991). Биология развития. Нью-Йорк: Пленум Пресс.
• Science, C. (nd). Как гормоны контролируют метаморфозы у лягушек и жаб. Получено 2 июля 2017 г. с https://carnegiescience.