Зростання та розвиток Спільне підприємство "Монарх"
Монархи, як і інші комахи з повною метаморфозою, проходять процес розвитку, який, здається, сильно відрізняється від людей. Вони проходять стадії, коли форма їх тіла докорінно змінюється, тоді як людські немовлята мають приблизно таку ж форму, як і дорослі люди. Однак ми, люди, до народження неймовірно багато розвиваємось. Комахи вилуплюються з яйцеклітини на порівняно більш ранній стадії розвитку, тому багато змін, що відбуваються, для нас просто більш помітні. На цій сторінці читайте більше про фізіологічні зміни в монархах, що розвиваються, та екологічні наслідки, які можуть вплинути на ріст і розвиток.
Фізіологічні зміни
Розвиток від яйцеклітини до дорослої людини - це безперервний процес, подібно до розвитку людського ембріона від однієї клітини до дитини. Однак корисно думати про розвиток на стадії яйцеклітини, личинки, лялечки та дорослої особини окремо.
Вивчення розвитку яєць за допомогою вилуплення називається ембріологією. Процес розвитку для більшості тварин починається із запліднення або з’єднання яйцеклітини та сперматозоїда. У монархів це відбувається безпосередньо перед тим, як відкласти яйце. Коли кожна яйцеклітина проходить по яйцеводі самки, з органу зберігання сперми (сперматека) виділяється кілька сперматозоїдів. Ядро сперми та яйцеклітини з’єднуються, утворюючи зиготу (запліднену яйцеклітину). Незабаром після відкладання яйцеклітини ядро зиготи починає ділитися, і отримані клітини утворюють нову личинку. Жовток живить яйце, що розвивається, поки личинка не буде готова до вилуплення через чотири-шість днів.
1) Поперечний зріз яєць монарха на початку розвитку; 2) Яйце монарха, яке ось-ось вилупиться
Клітини, які стануть різними частинами монарха, диференціюються на початку процесу розвитку. Деякі клітини утворюють бластодерму - шар клітин, що оточують жовток. Зрештою ці клітини поділяються на три категорії. ектодерма клітини утворюють частину травної системи (ротовий апарат та урожай), центральну нервову систему та екзоскелет. Нарости з цих клітин також утворюють такі придатки, як вусики, щелепи та ніжки. мезодерма клітини формують м’язи, жирові тіла та репродуктивні органи. ентодерма клітини утворюють решту травної системи. Клітини, які стануть яйцеклітиною або спермою (т.зв. статеві клітини) відокремлюються від клітин бластодерми порівняно на початку розвитку і згодом складаються в окрему мембрану. Ембріони метеликів та молі здійснюють великі рухи всередині яйцеклітини, коли вони розвиваються, і можна побачити, як личинка рухається всередині яєчного хоріона безпосередньо перед тим, як вона вилупиться.
Дивно, але формування личинки монарха з однієї заплідненої яйцеклітини займає лише чотири-п’ять днів. Це навіть швидше у деяких інших комах, займаючи лише близько 30 годин у одного виду комарів! У інших комах це займає більше місяця.
Личинка
Вилупившись з яйця, личинка починає харчуватися і рости. Протягом цього періоду форма тіла майже не змінюється, але всередині личинки відбувається багато змін.
Оскільки личиночна кутикула, або екзоскелет, буде розтягуватися лише обмежено, її потрібно періодично линяти. Монархи мають п’ять личинкових інстанцій: стадії між линькою або осипанням кутикули. На малюнку вище показано ці п’ять етапів, що ілюструє неймовірну зміну розміру, яка відбувається лише за 9-14 днів. Линька контролюється гормоном, що виробляється в залозах грудної клітки. Це насправді включає цілу послідовність подій, узагальнену в таблиці 1.
2. Нове виробництво кутикули
3. Восковий секрет (захищає нову кутикулу)
4. Активація линяючих ферментів
5. Екдиз (випадання старої кутикули)
6. Розширення нової кутикули
7. Склеротизація (затвердіння нової кутикули)
Після линьки личинки монарха (і личинки багатьох інших комах) зазвичай поїдають шкіру, що линяє, переробляючи таким чином корисні поживні речовини, що містяться в ній.
Відбувається поступове збільшення маси через личинки, хоча личинка втрачає масу, оскільки вона линяє внаслідок періоду голодування та втрати кутикули та деякої кількості води. Як тільки процес линьки закінчується, личинка знову починає харчуватися і швидко набирає масу.
Хоча основна функція личинки - їсти та набирати вагу, на цій стадії починається багато змін у розвитку. Усередині личинки є крихітні скупчення клітин, які стануть крилами дорослих монархів (імагінальні диски). Також починають розвиватися хоботок, пальпі, вусики, очі та репродуктивні органи. Ноги личинки перетворяться в дорослі ноги. Ріст і розвиток багатьох з цих органів прискорюється протягом останніх одного-двох днів до окукливания, тому до моменту формування лялечки вже були внесені основні зміни у дорослу форму.