Урок биологии на тему: "Размножение и развитие насекомых" (7 класс)

ЛЕКЦИЯ 4.

Тема «Размножение и развитие насекомых»

Цели лекции:

Главная дидактическая цель – изучить особенности размножения и развития насекомых.

Операциональные цели:

1. Рассмотреть способы размножения насекомых.

2. Определить основные типы развития насекомых.

3. Проанализировать жизненный цикл насекомых.

4. Выявить сущность понятия «диапауза».

Входные требования

Для того, чтобы изучить данный материал, студенты должны знать:

1. Особенности класса Насекомые (Insecta).

2. Значение насекомых в природе и жизни человека.

3. Внешнее (морфологическое) строение насекомых.

4. Внутреннее (анатомическое) строение насекомых.

Рекомендуемые основные и дополнительные информационные ресурсы

Основные источники:

1. Мозолевская Е.Г., Семенкова И.Г., Беднова О.В. Лесозащита. М.: Лесная промышленность, 2006.

2. Тузов В.К., Калиниченко Э.М., Рябинков В.А. Методы борьбы с болезнями и вредителями леса. М.: ВНИИЛМ, 2003.

3. Мозолевская Е.Г., Сокололва Е.С., Воронцова Н.А. Практикум по лесозащите. М.: ВО Агропромиздат, 1988.

Дополнительные источники:

1. Воронцов А.И., Мозолевская Е.Г., Соколова Э.С. Технология защиты леса. М.: Экология, 1991.

2. Воронцов А.И., Семенкова И.Г. Лесозащита. Изд. 3-е перераб. Дополн. М.: ВО Агропромиздат, 1988.

3. Благосклонов К.А. Гнездование и привлечение птиц в сады и парки. Издательство МГУ М.: 1991.

4. Гусев В.И. Определитель повреждений лесных, декоративных и плодовых деревьев и кустарников. Лесная промышленность М.: 1984.

5. Отраслевые периодические издания.

6. Тестовые задания по лесозащите.

Содержание лекции

• Размножение насекомых.

• Развитие насекомых.

• Жизненный цикл насекомых.

• Диапауза.

Информационный материал

Размножение насекомых. Насекомые размножаются половым путем. Существуют два способа полового размножения — обоеполый, когда при спаривании яйца самки оплодотворяются сперматозоидами самца, и девственный, когда яйца развиваются без оплодотворения (партеногенез). Девственное размножение произошло из обоеполого, как его упрощение, и наблюдается у тлей и других насекомых. Оно представляет очень выгодное приспособление, дающее возможность насекомым быстро увеличивать численность и расселяться по территории.

Тестовое задание

Развитие насекомого из неоплодотворенного яйца называется:

1. Спорообразованием;

2. Партеногенезом;

3. Мейозом.

Развитие насекомых. Развитие насекомых делится на два периода: зародышевое, или эмбриональное (внутри яйца), и внеяйцевое, или постэмбриональное.

Эмбриональное развитие — сложный процесс. Оно начинается дроблением ядра яйцевой клетки и характеризуется далее формированием основных органов будущего насекомого.

Яйцо насекомых имеет округлую, овальную, нередко вытянутую форму. Яйцо покрыто снаружи оболочкой, называемой хорином, и представляет собой крупную клетку, состоящую из ядра и протоплазмы и заполненную отложениями питательных веществ. В верхней части яйца имеются микроскопические отверстия (микропиле), через которые проникают сперматозоиды самца. Величина яиц колеблется от 0,02 до 1,5 мм. Поверхность яиц гладкая или имеет структуру' в виде ребрышек, сетки и т. д. Окраска яиц разнообразная, чаще всего белая, желтая, красная, черная и зеленая.

Зрелые яйца самки насекомых откладывают по одному или группами на листья, ветви и стволы деревьев, на почву и травянистую растительность и другие предметы. Часто они бывают погружены в субстрат (древесную ткань или почву) или защищены пушком, снятым с конца брюшка самки (непарный шелкопряд, златогузка), либо щитком, образовавшимся из выделений придаточных желез (у бабочек листоверток, узкотелых златок и др.).

Развитие зародыша в яйце продолжается от нескольких дней до месяца и более. Вполне сформировавшийся зародыш насекомого заполняет все яйцо и характеризуется потемнением глаз, концов верхних челюстей и головной капсулы.

Постэмбриональное развитие начинается после вылупления из яйца личинки и продолжается от нескольких дней до нескольких лет. В этот период насекомые растут и претерпевают ряд изменений, получивших название метаморфоза, или превращения. Превращение бывает неполным и полным.

Насекомые с неполным превращением проходят три фазы развития: яйцо, личинка, взрослое насекомое (имаго). Личинки в этом случае похожи на взрослых насекомых, но отличаются от них меньшим размером тела, недоразвитыми крыльями и некоторыми другими мелкими особенностями. К насекомым с неполным превращением относятся кузнечики, саранча, медведка, сосновый подкорный клоп, тли, цикады, червецы и щитовки.

Насекомые с полным превращением проходят четыре фазы: яйцо, личинка, куколка и взрослое насекомое (имаго). По внешнему виду личинки их резко отличаются от взрослой фазы. В червеобразной личинке жука, вышедшей из яйца, трудно найти сходство с будущим взрослым насекомым. То же самое можно сказать о личинках (гусеницах) бабочек, которые имеют брюшные ноги и ротовые органы иного типа, чем взрослые насекомые, имеют шелкоотделительные железы и другие особенности. К насекомым с полным превращением относятся также пилильщики, пчелы и осы, рогохвосты, мухи и многие другие отряды насекомых.

Насекомые в фазе личинки усиленно питаются и растут, все время увеличиваясь в размерах. Увеличение по сравнению с яйцом часто достигает громадных размеров. Так, гусеница тутового шелкопряда увеличивается по весу в 10—14 тыс. раз.

Рост личинки сопровождается линьками, которые стимулируются деятельностью желез внутренней секреции. Линьками разделены возрасты личинок. Число возрастов различно. У мухи и хищного жука красотела их всего 3, у многих бабочек 5—6, а у поденок до 45. Число линек, а следовательно, и возрастов может увеличиваться при голодании и повышении температуры. У насекомых с неполным превращением личинки после последней линьки превращаются во взрослых насекомых, с полным превращением — в фазу куколки.

Куколки по внешнему виду разнообразны. Их основные типы, как и типы личинок, изучаются на лабораторных занятиях. Куколка представляет собой фазу, в которой происходит перестройка организма личинки в организм взрослого насекомого. Куколка внешне неподвижна, но под оболочкой ее происходят сложные процессы, направленные на разрушение органов личинки (гистолиз),и создание органов взрослого насекомого ( гистогенез).

Когда в куколке сформируется взрослое насекомое, оно прорывает куколочную оболочку и выходит наружу. На этом заканчивается превращение. Взрослые насекомые уже не растут и не совершают линек, их основной функцией является размножение.

Для взрослой фазы некоторых насекомых характерно явление полиморфизма, или многоформенности, когда имеется несколько форм самок, различающихся по внешним признакам, определяющим их поведение. Так, у подкорного соснового клопа имеются самки длиннокрылые, с помощью которых происходит расселение клопа в насаждениях, и короткокрылые, нелетающие.

Рис. 1. Метаморфоз у насекомых:

А – неполное превращение (разные возрасты саранчи); Б – полное превращение соснового шелкопряда; 1 – яйцо; 2-6 – гусеницы в различных возрастах 7 – куколка; 8 – только что вылупившаяся бабочка; 9 – личинки и взрослое насекомое.

Наибольшего развития полиморфизм достигает у общественно живущих насекомых: пчел, муравьев и термитов. У них, кроме матки, имеются самцы и рабочие, являющиеся недоразвитыми в половом отношении самками. Особым видоизменением рабочих муравьев и термитов являются «солдаты», обладающие большой головой и сильными челюстями.

Взрослые насекомые в отличие от личинок и куколок снабжены развитыми крыльями и часто делают значительные перелеты. Их совершают в поисках самок, пищи, мест для выведения потомства и укрытия для зимовки.

Взрослые насекомые выходят из куколки с полностью развитыми половыми органами. Однако у большинства видов половые продукты бывают еще не сформировавшимися. Для их полной зрелости необходимо питание, получившее название дополнительного. Его продолжительность различна и колеблется от нескольких часов до нескольких недель. Это в свою очередь связано с продолжительностью жизни взрослой фазы насекомых. Взрослые насекомые обычно живут недолго — от нескольких дней до 1—2 месяцев. Только некоторые виды жуков (зеленый красотел, сосновый слоник, чернотелки и др.) живут более 1 года, иногда даже 3—4. Они на протяжении своей жизни проходят еще возобновительное питание, позволяющее перезимовавшим насекомым размножаться вторично.

Тестовое задание

Насекомым с неполным превращением является:

1. Сосновый подкорный клоп;

2. Пчелы и осы;

3. Мухи.

Жизненный цикл насекомых и диапауза. Период развития насекомого от яйца до половозрелого состояния называется жизненным циклом или генерацией (поколением). Разные виды насекомых развиваются с различной быстротой. У одних в течение года бывает одно поколение, у других два или больше. Так, у тлей в году бывает до 15 поколений, непарный шелкопряд всегда развивается в одном поколении, древесница въедливая имеет двух-, большой дубовый усач трех-, а майский хрущ четырехгодовую генерации.

Жизненный цикл может быть одинаковым везде, где встречается данный вид насекомого, а может изменяться в зависимости от географических условий. Так, майский хрущ в северной части лесной зоны развивается в течение 5 лет, а в лесостепи — 4 года.

Ряд видов в зависимости от погодных условий может иметь в одном и том же географическом районе одну или две генерации в год. Так, у короеда типографа под Москвой может быть в теплое лето два поколения, а в холодное и дождливое — одно. Сибирский шелкопряд также может развиваться в зависимости от температурных условий по одно- и двухлетнему циклу.

Сроки появления отдельных фаз развития насекомых различны в разных местах и меняются по годам даже в пределах одного и того же места. Так, майский хрущ в степной зоне начинает летать в середине апреля, а на севере лесной зоны — в середине мая. Лёт непарного шелкопряда в Молдавии начинается в третьей декаде июня, а под Москвой в середине июля и т. д. В пределах одного района сроки появления отдельных фаз развития зависят от погодных условий, резко меняющихся по годам.

Установление сроков появления отдельных фаз развития насекомых имеет очень большее значение для практики борьбы с вредителями. Многолетние наблюдения за насекомыми позволяют установить средние даты их появления.

Для того чтобы не упустить сроки появления насекомых, можно пользоваться совпадением отдельных фаз их развития с хорошо заметными фенологическими явлениями, которые используются как феносигналы. Сигналами служат метеорологические данные (вскрытие рек, таяние снега, суммы среднесуточных температур выше нуля), появление отдельных фаз развития обычных лесных растений и т. д. Так, лёт майского хруща совпадает с распусканием листьев березы, а кладка яиц короедом типографом — с цветением одуванчика.

Жизненный цикл насекомых обычно изображается графически, в виде схемы (фенограммы) с условным обозначением отдельных фаз развития по месяцам и декадам.

Диапауза представляет собой специальное приспособление в жизненном цикле насекомых. Она характеризуется приостановкой роста и развития, падением интенсивности дыхания и потребления кислорода, уменьшением общего количества воды в теле, наличием в тканях обильных отложений резервных питательных веществ, отсутствием или снижением подвижности у насекомых.

Диапаузу не следует смешивать с оцепенением, которое может наступать в любой момент под влиянием неблагоприятных условий, бывает чаще всего кратковременным и сразу же проходит при наступлении нормальных условий.

Диапауза может наступать на всех фазах развития насекомых. У разных видов она протекает по-разному. У одних она очень глубокая и устойчивая, у других неустойчивая. Например, у непарного шелкопряда еще осенью в отложенных самками яйцах развиваются вполне сформировавшиеся гусеницы, однако они остаются внутри яйца до весны, и никакие внешние воздействия не могут вывести их из этого состояния. Если же внести в комнату зимующих гусениц соснового шелкопряда, то они вскоре начинают ползать, и их жизнедеятельность продолжается.

Различают диапаузу обязательную и факультативную.

Обязательная диапауза обеспечивает прохождение в течение года только одной генерации. Она свойственна насекомым с годичным циклом развития, обычным обитателям лесов умеренного пояса, и возникла как приспособление, позволяющее пережить низкие температуры и отсутствие пищи в зимний период.

Факультативная диапауза необязательна и возникает под влиянием неблагоприятных внешних условий. Она проходит не только в холодное время года, а может быть и во время вегетационного периода, если условия для развития насекомого неблагоприятны. Чаще всего сказывается влияние высоких летних температур и недостатка влаги или питания в летнее время. Такая диапауза очень часто наблюдается у сосновых пилильщиков, у лунки серебристой, дубовой хохлатки и других насекомых. При этом в диапаузе может находиться только часть особей, а остальные — нормально развиваться.

Тестовое задание

Приспособление в жизненном цикле насекомых, характеризующееся приостановкой роста и развития, падением интенсивности дыхания и потребления кислорода, уменьшением общего количества воды в теле, наличием в тканях обильных отложений резервных питательных веществ, отсутствием или снижением подвижности, называется:

1. Анабиозом;

2. Диапаузой;

3. Эстивацией.

Вопросы для самоконтроля

1. Что Вам известно о размножении насекомых?

2. В чем заключаются особенности развития насекомых?

3. Установите соподчиненность понятий «жизненный цикл» и «диапауза».