Sinh học - Quá trình phát triển và biến thái của côn trùng

7/18/15 1 3. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VÀ BIẾN THÁI CỦA CƠN TRÙNG 3.2. Thời kỳ phát triển sau phơi thai 3.2.1. Pha sâu non 3.2.1.1. Hiện tượng Trứng nở và các loại hình sâu non: Sau khi hồn thành phát dục phơi thai, ấu trùng phá vỡ vỏ trứng chui ra ngồi - gọi là trứng nở. Sau khi nở, hình thái sâu non rất khác nhau (tùy lồi – đa dạng hình). Căn cứ vào đặc điểm phát triển của chân, chia 4 loại (SN mầm chân, Khơng chân, Ít chân, nhiều chân) Các dạng SN • Sâu non Mầm chân (Protopod larvae): SN cấu tạo cịn thơ sơ, chỉ cĩ sự hiện diện mầm chân (1 số lồi ong ký sinh) • SN Khơng chân (Apodous larvae): Chân tiêu biến – thích nghi với điều kiện sống đặc biệt. Căn cứ vào sự phát triển của đầu, SNKC cĩ thể chia làm 3 kiểu: - SN kiểu mọt đậu - SN Kiểu bọ gậy - SN kiểu dịi Các dạng SN • SN Ít chân (Oligopod larvae): Cĩ 3 đơi chân ngực. Chân bụng hịan tồn tiêu biến. Chia 2 dạng - SN chân chạy: Chân ngực phát triển, cơ thể cân đối, di chuyển nhanh để săn bắt mồi. - SN bọ hung: Cơ thể cong hình chữ C. Chân ngực cịn nhưng cử động chậm chạp • SN Nhiều chân (Polipod larvae): Ngồi 3 đơi chân ngực, cịn cĩ 1 số đơi chân bụng (1-7 đơi). Điển hình ở SN bộ cánh vảy (Lepidoptera); SN họ Ong ăn lá (Tenthredinidae) thuộc bộ cánh màng (Hymenoptera). Các dạng sâu non của CT biến thái hồn tồn Sâu non khơng chân Sâu non ít chân Sâu non nhiều chân Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nơng Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Slide 1 D1 DHC, 9/5/10 7/18/15 2 3.2.1.2. Chức năng và đặc điểm sinh học của pha sâu non: SN (=Ấu trùng) sinh trưởng, phát dục và lột xác. - Sinh trưởng - sự lớn nên về kích thước. Chức năng sinh học chủ yếu là Tích lũy dinh dưỡng để tăng trưởng cơ thể, chuẩn bị năng lượng cho các pha phát triển tiếp theo. SN. Tăng trưởng cơ thể hết sức mạnh mẽ (13-14 ngàn lần) - Phát dục - sự chín mùi dần về BM sinh dục, tiến đến giai đoạn làm chức năng sinh sản. - Lột xác (Đặc điểm nổi bật của ấu trùng CT) Tại sao cĩ sự lột xác ? Da CT (50% chất kitin – đàn hồi kém; mảnh đầu 100% kitin – ko đàn hồi. CT sinh trưởng - bắt buộc phải lột bỏ lớp da cũ để lớn lên - gọi là Lột xác sinh trưởng • Ấu trùng CT sau 1 lần lột xác là thêm 1 tuổi. • Số lần lột xác (n) của mỗi lồi là khác nhau. Số tuổi ấu trùng = n+1. • Lần ấu trùng lột xác sang nhộng (nhĩm biến thái hồn tồn) hoặc sang trưởng thành (nhĩm biến thái khơng hồn tồn) - gọi là Lột xác biến thái. • Lột xác là quá trình phức tạp, được điều tiết bởi 2 loại hoormon (Juvenile – hoormon sinh trưởng, Ecdysone hoormon biến thái). Hai hoormon này luơn tồn tại trong máu, nhưng hàm lượng tuỳ vào giai đoạn phát dục của ấu trùng. 3. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VÀ BIẾN THÁI CỦA CƠN TRÙNG 3.2. Thời kỳ phát triển sau phơi thai 3.2.2. Pha nhộng • SN (nhĩm CTr. biến thái hồn tồn) khi đẫy sức chúng lột xác hĩa nhộng - gọi là Lột xác biến thái. • SN thường làm kén trước khi hĩa nhộng. Thời gian nhộng 5-7 hoặc dài hơn tùy theo độ nhiệt mơi trường. • Chức năng sinh học GĐ nhộng: Làm Tiêu biến các cơ quan của SN, Hình thành các cơ quan pha trưởng thành 3.2.2. Pha nhộng Các dạng nhộng • Nhộng Trần: Cơ thể khơng cĩ màng che phủ. Các phần phụ khơng dính sát vào cơ thể (nhộng bộ cánh màng – Hymenoptera, nhộng bộ cánh cứng – Coleoptera) • Nhộng Màng: Cơ thể được bao bọc 1 lớp màng mỏng, song vẫn hằn rõ các phần phụ trên cơ thể (nhộng bộ cánh vảy - Lepidoptera) • Nhộng Bọc: Cơ thể được bao bọc 1 lớp vỏ dày, cứng; khơng quan sát được các phần phụ trên cơ thể (nhộng của bộ hai cánh – Diptera) Các dạng nhộng Nhộng trần Nhộng màng Nhộng màng 2 lớp Nhộng bọc Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nơng Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Slide 8 D2 DHC, 9/5/10 Slide 10 D3 DHC, 9/5/10 Slide 11 D4 DHC, 9/5/10 7/18/15 3 3.2.3. Pha trưởng thành 3.2.3.1. Đặc điểm hình thái của pha trưởng thành + Hiện tượng hĩa trưởng thành: Nhộng khi đã phát triển đầy đủ hoặc SN đẫy sưc sẽ lột xác lần cuối – chuyển sang TT. Gọi hiện tượng hĩa TT hay Vũ hĩa. + Hiện tượng 2 hình (Dimorphis): Sự khác biệt về hình thái giữa con đực & con cái (Râu đầu, Kích thước, Màu sắc, Vân cánh, hoặc cĩ cánh và khơng cĩ cánh) + Hiện tượng nhiều hình (Polimorphis): Sự đa dạng về hình thái giữa các cá thể trong lồi do sự phân cơng chức năng trong bầy đàn của chúng. Điển hình là nhĩm cơn trùng sống thành xã hội như ong, kiến, mối. Hình thái của con chúa, con đực, con thợ, con lính rất khác nhau. 3.2.3. Pha trưởng thành 3.2.3.2. Chức năng và Đặc điểm sinh học của pha trưởng thành + Chức năng của trưởng thành: Chức năng sinh sản (ví Ctr. Cơ quan sinh dục). + Đặc điểm sinh học của TT. - Giao phối - Thụ tinh - Đẻ trứng * Nhĩm khơng ăn thêm * Nhĩm ăn thêm * Phương thức đẻ trứng 3.3. Hiện tượng Biến thái ở cơn trùng Hiện tượng biến thái là sự biến đổi về mặt hình thái trong quá trình phát triển khác nhau của cơn trùng. Cĩ 2 dạng cơ bản: - Biến thái khơng hồn tồn (= Biến thái 1 nửa - Hemimetabola) (Dán, Bọ ngựa, châu chấu, Bọ xít, ) - Biến thái hồn tồn (Holometabola) 3.3. Hiện tượng Biến thái ở cơn trùng - Biến thái khơng hồn tồn (Hemimetabola): Tập tính hoạt động của ấu trùng (AT) và trưởng thành (TT) khá giống nhau. Kiểu biến thái này CTr. Trải qua 3 giai đoạn: Trứng, AT và TT. Chia làm 4 kiểu: + BT khơng hồn tồn kiểu nguyên thủy: SN lột xác rất nhiều lần, pha TT vẫn tiếp tục lột xác (Bộ phù du Ephemeroptera) BT khơng hồn tồn kiểu nguyên thủy Bộ Phù du- Ephemeroptera Ko gây hại; là mắt xích của chuỗi thức ăn thủy sinh Thiếu trùng Trưởng thành 3.3. Hiện tượng Biến thái ở cơn trùng + BT kiểu dần dần: SN sau mỗi lần lột xác, cánh phát triển dài ra 1 chút (Dán, Dế, Châu chấu, Bọ ngựa ). + BT kiểu một nửa: SN sống ở dưới nước, TT sống trên cạn (Chuồn2) + BT kiểu quá độ: AT chỉ lột xác 1-2 lần. Khi đẫy sức, cĩ hiện tượng ngừng ăn, ít hoạt động khoảng 1-2 ngày (cịn gọi GĐ nhộng giả). Ví dụ: Bọ trĩ (Thysanoptera), Bọ phấn (Homoptera) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nơng Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam Slide 13 D5 DHC, 9/5/10 Slide 14 D6 DHC, 9/5/10 7/18/15 4 5 Sơ đồ Biến thái khơng hồn tồn 1. Trứng 3-7. Các tuổi ấu trùng 8. Trưởng thành 3.3. Hiện tượng Biến thái ở cơn trùng - Biến thái hồn tồn (Holometabola): Tập tính hoạt động của sâu non (SN) và trưởng thành (TT) rất khác nhau. Đặc điểm hình thái hồn tồn khác biệt nhau. Trong quá trình sinh trưởng phát triển, trải qua 4 giai đoạn: Trứng, SN, Nhộng & TT. Hiện tượng biến thái là một kiểu phân chia đời sống của chúng thành 1 số cơng đoạn sinh học, nhằm thích nghi tốt nhất với điều kiện sống. Sơ đồ Biến thái hồn tồn của bướm phấn Trứng Sâu non Nhộng Trưởng thành Một số hình ảnh CTr. giai đoạn trưởng thành 3.4. Vai trị của Hormon đối với quá trình lột xác, biến thái ở cơn trùng - Lột xác sinh trưởng, lột xác biến thái đều xảy ra do tác động của 1 số loại hormon. + Hormon trẻ - Juvenil Hormone (JH) do thể bên cuống họng (Corpora allata) tiết ra, cĩ vai trị thúc đẩy sinh trưởng, ngăn cản sự hĩa già. + Hormon hĩa già – Ecdyson Hormone (EH) được sinh ra bởi tuyến ngực trước (Prothoracic glands) thúc đẩy quá trình lột xác chuyển pha. Cả 2 loại này đều // tồn tại, song hàm lượng thì tùy giai đoạn phát triển. Ứng dụng cơng nghệ Hormon Các nhà KH. Chế tạo Hormon tác động như 1 loại thuốc trừ sâu (gọi là thuốc trừ sâu thế hệ thứ 3) 3.5. Một số đặc điểm sinh vật học khác của CTr. giai đoạn TT 3.5.1. Các biện pháp tự vệ - Giả chết - Giả dạng nguỵ trang - Tự vệ - Doạ nạt Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nơng Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 7/18/15 5 Phyllium bioculatum Gray, Họ Phyllidae, Bộ Phasmida 3.5.2. Đặc tính sống tập thể Ong, Kiến, Mối, Sâu non bộ cánh vảy 3.5.3. Hiện tượng ngừng phát dục theo mùa của cơn trùng (Diapause) 3.5.3.1. Định nghĩa và Bản chất sinh học: Là hiện tượng giảm đến mức thấp nhất mọi hoạt động sống của chúng một cách ổn định theo mùa trong năm. Bản chất sinh học: Do tác động của 1 số loại hormon trong cơ thể, nên một loạt biến đổi về sinh lý, sinh hĩa trong cơ thể cơn trùng diễn ra như giảm tối đa hơ hấp, tuần hồn, nước tổng số, tăng tích lũy mỡ, glycogen. Nhờ đĩ, nhịn ăn nhiều tháng, chịu đựng được tác động bất lợi Hiện tượng ngừng dục theo mùa – là đặc tính sinh học quan trọng, giúp cơn trùng tiết kiệm năng lượng, bảo tồn nịi giống 1 cách tốt nhất. 3.5.3. Hiện tượng ngừng phát dục theo mùa của cơn trùng (Diapause) 3.5.3.2. Sự đa dạng của hiện tượng ngừng dục theo mùa: + Ngừng dục tự chọn (Facultative Diapause) Hiện tượng này cũng xảy ra theo mùa, song khơng ổn định và sâu sắc. Bản thân cơn trùng cĩ sự dao động giữa ngừng dục và hạn chế hoạt động. Kiểu ngừng dục này khá phổ biến ở cùng nhiệt đới cĩ mùa đơng lạnh như miền bắc nước ta. Ví dụ: Bọ rùa ăn rệp. + Ngừng dục bắt buộc (Obligatory Diapause): Xảy ra theo mùa rất ổn định và sâu sắc. Khơng hề dao động trước 1 sự thay đổi nào của thời tiết. (BX nhãn). Sự đa dạng của ngừng dục – các pha khác nhau (tùy lồi) 3.5.3. Hiện tượng ngừng phát dục theo mùa của cơn trùng (Diapause) 3.5.3.3. Cơ chế sinh lý của hiện tượng ngừng dục theo mùa, ý nghĩa thực tiễn + Cơ chế sinh lý: Quang chu kỳ là tín hiệu quan trọng, giúp cơn trùng nhận biết được, khiến cơ thể phát sinh các phản ứng sinh lý thích hợp. Nhĩm CTr qua đơng, cảm nhận tín hiệu ngày ngắn qua số giờ chiếu sáng trong ngày. Khi nhận dược tín hiệu, nhĩm tế bào não trước giảm dần hoạt động và ngừng tiết hormon não → Tuyến ngực trước cũng ngừng tiết hormon Ecdyson. Sự thiếu hụt hormon này trong cơ thể làm cho Ctr rơi vào trạng thái ngủ nghỉ. Cũng cơ chế này theo chiều ngược lại khi mùa xuân ấm áp tới. + Ý nghĩa thực tiễn: Phá ngủ trứng tằm, dùng hormon Ecdyson nhân tạo phun lên sâu non, diệt bọ xít nhãn, sâu đục thân lúa 2 chấm 7/18/15 6 4. Một số khái niệm về chu kỳ phát triển cá thể của cơn trùng 4.1. Đời sâu: Là quãng thời gian từ lúc Trứng (SN) – TT chết già. Thời gian này rất khác nhau tùy theo lồi, tùy loại hình và tác động của độ nhiệt mơi trường. 4.2. Vịng đời sâu: Là quãng thời gian từ lúc Trứng (SN) – TT bắt đầu hoạt động sinh sản để tạo ra thế hệ tiếp theo. Vịng đời là chu kỳ phát triển của 1 thế hệ. 4. Một số khái niệm về chu kỳ phát triển 4.3. Lứa sâu: Là 1 thế hệ sâu diễn ra trong tự nhiên. Là quãng thời gian tính từ lúc cá thể đầu tiên (từ 1 TT cái) được sinh ra – cho đến cá thể cuối cùng (của cùng TT cái) chết sinh lý. Trong tự nhiên, các lứa sâu khơng tách bạch được, mà chồng gối lên nhau. Do vậy, trong phịng chống, đặt tên lứa theo mùa vụ và giai đoạn sinh trưởng của cây trồng. - Khái niệm đợt phát sinh rộ: Trong chỉ đạo phịng chống, điều tra Diễn biến tỷ lệ từng pha, xác định thời điểm cần quan tâm cĩ tỷ lệ cao nhất (Đợt phát sinh rộ) của pha đĩ để áp dụng biện pháp thích hợp nhất.