Почему в жизненном цикле бабочки есть стадия кокона?

Считается, что голометаболия возникла только один раз ( Labandeira , 2011 ), но, возможно, это наиболее успешный способ развития, известный нам с точки зрения видового богатства ( Kristensen, 1999 — ссылка в формате PDF). Насекомые, принявшие этот метод, гораздо более разнообразны, чем их гемиметаболические собратья. По консервативной оценке Hammond (1992), голометаболические насекомые составляют более 60% всех живых организмов.

Подкласс Pterygota (крылатые насекомые) делится на (надотряды) endopterygota (крылья развиваются внутри), которые являются голометаболическими, и exopterygota (развитие внешних крыльев), которые являются гемиметаболическими.

Насекомые с гемиметаболизмом (обычно) развиваются от яйца до взрослой особи через ряд неполовозрелых форм (известных как нимфы или возрастные стадии), которые представляют собой слегка модифицированные (и обычно немного более крупные) формы предшествующей формы. Есть исключения из этого режима в экзоптериготах, включая бесполый партеногенез, который распространен у тлей. Общий жизненный цикл хорошо проиллюстрирован у Dermaptera (уховерток). Все стадии занимают одну и ту же экологическую нишу и поэтому поддерживают один и тот же общий план тела.

Файл изображения с Викисклада здесь

Хотя гемиметаболия является более постепенным процессом, чем голометаболия, он происходит в небольшом количестве (часто четыре или пять нимфальных возрастов) дискретных стадий, а не в более непрерывном развитии других животных, таких как млекопитающие. Хотя все насекомые относятся либо к экзоптериготам, либо к эндоптериготам (т. е. крылья развиваются либо снаружи, либо внутри), существуют примеры промежуточных процессов, которые лежат где-то между геми- и голометаболией. Ярким примером являются цикады. Цикады - это Hemiperans (настоящие жуки), которые живут в экзоптериготах и ​​поэтому по умолчанию являются гемиметаболическими. Однако существует значительная разница между их незрелой и зрелой стадиями:

Иллюстрация Дебби Хэдли с использованием рисунков из книги Роберта Эванса Снодграсса «Насекомые — их образ жизни и средства к жизни», Бюро энтомологии США. Эти рисунки находятся в открытом доступе. Отсюда . _

На неполовозрелых стадиях личинка (или нимфа) зарывается под землю, иногда на много лет. Для этого требуются сильные передние придатки, которые они также используют, когда выходят на поверхность, чтобы цепляться за поверхность, пока они сбрасывают свою последнюю кожу, чтобы стать взрослыми. Эта дифференциальная эксплуатация ниши, вероятно, привела к морфологическим различиям между незрелыми и зрелыми стадиями жизни.

Использование разных ниш на разных стадиях развития не только снижает внутривидовую конкуренцию между молодыми и взрослыми особями, но и позволяет насекомым быть более специализированными для выполнения своей специфической роли, которая меняется по мере их развития. Роль неполовозрелых – расти, им еще не нужно уметь размножаться или расселяться; тогда как роль взрослого состоит в том, чтобы найти себе пару и воспроизвести потомство. Молодые часто развиваются под землей, где меньше хищников, взрослые часто летают, чтобы увеличить расселение (еще больше снижая конкуренцию, а также уменьшая инбридинг). Эти два вида деятельности требуют совершенно разных конструкций тела.

Некоторыми другими распространенными отрядами голометаболических насекомых являются жесткокрылые (жуки), перепончатокрылые (пчелы, осы и муравьи) и двукрылые (настоящие мухи), тогда как полуметаболические группы включают прямокрылых (кузнечики, сверчки и т. д.), Mantodea (богомолы) и Blattaria. (тараканы).

Что касается куколки, которую чешуекрылые (бабочки и мотыльки) развили в процессе эволюции, чтобы окружить их куколочную стадию, то основная роль, вероятно, будет заключаться в защите. Личинки (гусеницы) являются очень питательным и энергичным источником пищи и, таким образом, имеют адаптированные защитные механизмы, такие как мимикрия, предупреждающие цвета и падение на землю, если их потревожить. Эта капля может повредить метаморфизующуюся куколку (наиболее уязвимую стадию, поскольку она обычно относительно неподвижна), поскольку кутикула размягчается, позволяя перестраиваться клеткам.

Процесс развития насекомых регулируется ювенильным гормоном (ЮГ), см. Конопова и др . , (2011) для получения дополнительной информации об этом.

использованная литература

• Хаммонд, П. (1992) Инвентаризация видов. Глобальное биоразнообразие (изд. Б. Грумбридж), стр. 17–39. Чепмен и Холл, Лондон.

• Конопова Б., Смыкал В. и Джиндра М. (2011) Общие и различные роли сигнальных генов ювенильных гормонов в метаморфозе голометаболических и гемиметаболических насекомых. PLoS ONE, 6, e28728.

• Кристенсен, Н.П. (1999) Филогения эндоптериготных насекомых, наиболее успешной линии живых организмов. Европейский журнал энтомологии, 96, 237–253.

• Лабандейра, К.К. (2011) Доказательства самого раннего времени расхождения в позднем каменноугольном периоде, а также ранней экологии личинок и диверсификации основных линий голометаболы. Entomologica Americana, 117, 9–21.

Фаза кокона позволяет чешуекрылым (и другим насекомым с голометаболом) реорганизовать свое тело и совершить драматическую метаморфозу от личинки до взрослой особи в безопасной среде. Коконы и куколки обычно прикрепляются к ветвям с помощью шелка (часто после того, как они забрались высоко в крону), тем самым избавляя их от многих хищнических взаимодействий и обеспечивая защищенную среду для разрушения тела личинки и развития во взрослую фазу.

На мой взгляд, основное адаптивное значение фазы кокона/куколки состоит в том, чтобы обеспечить среду, в которой животное может метаморфизировать, уменьшая при этом воздействие как хищников, так и любых агрессивных элементов.

Бабочка является репродуктивной стадией, в то время как личинка все, что она делает, это питается и накапливает энергию, чтобы быть успешной во время репродуктивной фазы. С точки зрения адаптации этот жизненный цикл был бы гораздо эффективнее.