Warum hat der Schmetterling in seinem Lebenszyklus ein Kokonstadium?

Es wird angenommen, dass sich der Holometabolismus nur einmal entwickelt hat ( Labandeira, 2011 ), aber er ist wohl der erfolgreichste Entwicklungsmodus, den wir im Hinblick auf den Artenreichtum kennen ( Kristensen, 1999 - PDF-Link). Insekten, die diese Methode übernommen haben, sind viel vielfältiger als ihre hemimetabolischen Gegenstücke. Eine konservative Schätzung von Hammond (1992) besagt, dass holometabole Insekten mehr als 60 % aller lebenden Organismen ausmachen.

Die Unterklasse Pterygota (geflügelte Insekten) ist unterteilt in (Überordnungen) Endopterygota (Flügel entwickeln sich nach innen), die holometabolisch sind, und die Exopterygota (äußere Flügelentwicklung), die hemimetabol sind.

Hemimetabole Insekten entwickeln sich (normalerweise) von einem Ei zu einem Erwachsenen durch eine Reihe von unreifen Formen (bekannt als Nymphen oder Instars), die leicht modifizierte (und normalerweise etwas größere) Formen der vorhergehenden Form sind. Es gibt Ausnahmen von diesem Modus innerhalb der Exopterygota, einschließlich der asexuellen Parthenogenese, die bei Blattläusen üblich ist. Der allgemeine Lebenszyklus ist bei den Dermaptera (Ohrwürmer) gut dargestellt. Alle Stadien bewohnen dieselbe ökologische Nische und behalten daher denselben allgemeinen Körperplan bei.

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Obwohl der Hemimetabolismus ein allmählicherer Prozess ist als der Holometabolismus, geschieht er in einer kleinen Anzahl (oft vier oder fünf Nymphenstadien) diskreter Schritte und nicht in der kontinuierlicheren Entwicklung anderer Tiere wie Säugetiere. Obwohl alle Insekten entweder in die Kategorien der Exopterygoten oder der Endopterygoten fallen (dh Flügel entwickeln sich entweder nach außen oder nach innen), gibt es Beispiele für Zwischenprozesse, die irgendwo zwischen Hemi- und Holometabolismus liegen. Ein bemerkenswertes Beispiel sind die Zikaden. Zikaden sind Hemiperans (echte Wanzen), die in der Exopterygota liegen und daher standardmäßig hemimetabol sind. Es gibt jedoch einen erheblichen Unterschied zwischen ihren unreifen und reifen Stadien:

Illustration von Debbie Hadley unter Verwendung von Zeichnungen aus Insects - Their Ways and Means of Living von Robert Evans Snodgrass, US Bureau of Entomology. Diese Zeichnungen sind gemeinfrei. Von hier .

Während der unreifen Stadien gräbt sich die Larve (oder Nymphe) unter der Erde, manchmal für viele Jahre. Dies erfordert starke Vorderanhänge, die sie auch verwenden, wenn sie auftauchen, um sich an einer Oberfläche festzuhalten, während sie ihre letzte Haut abwerfen, um erwachsen zu werden. Diese unterschiedliche Nischennutzung dürfte zu den morphologischen Unterschieden zwischen unreifen und reifen Lebensstadien geführt haben.

Das Ausnutzen verschiedener Nischen während verschiedener Entwicklungsstadien verringert nicht nur den intraspezifischen Wettbewerb zwischen Jung und Alt, sondern ermöglicht es dem Insekt auch, sich stärker zu spezialisieren, um seine spezifische Rolle zu erfüllen, die sich im Laufe der Entwicklung ändert. Die Rolle der Unreifen ist zu wachsen, sie müssen sich noch nicht vermehren oder ausbreiten können; während die Rolle des Erwachsenen darin besteht, einen Partner zu finden und sich fortzupflanzen. Junge entwickeln sich oft unter der Erde, wo es weniger Raubtiere gibt, Erwachsene fliegen oft, um die Ausbreitung zu verbessern (wodurch die Konkurrenz weiter reduziert und auch die Inzucht verringert wird). Diese beiden Aktivitäten erfordern sehr unterschiedliche Karosseriedesigns.

Einige andere übliche holometabolische Insektenordnungen sind Coleoptera (Käfer), Hymenoptera (Bienen, Wespen und Ameisen) und Diptera (echte Fliegen), während hemimetabolische Gruppen Orthoptera (Grashüpfer, Grillen usw.), Mantodea (Gottesanbeterin) und Blattaria umfassen (Kakerlaken).

Was die Puppe betrifft, die Lepidoptera (Schmetterlinge und Motten) entwickelt haben, um ihr Puppenstadium zu umgeben, ist die Hauptaufgabe wahrscheinlich der Schutz. Larven (Raupen) sind eine sehr nahrhafte und energiereiche Nahrungsquelle und haben daher angepasste Abwehrmechanismen wie Mimikry, Warnfarben und das Fallenlassen auf den Boden, wenn sie gestört werden. Dieser Abfall würde die sich verwandelnde Puppe (das anfälligste Stadium, da sie normalerweise relativ unbeweglich ist) beschädigen, da die Kutikula weicher wird, um eine Zellumlagerung zu ermöglichen.

Der Prozess der Insektenentwicklung wird durch das Juvenilhormon (JH) reguliert, siehe Konopova et al ., (2011) für mehr dazu.

Verweise

• Hammond, P. (1992) Artenverzeichnis. Global Biodiversity (Hrsg. B. Groombridge), S. 17–39. Chapman und Hall, London.

• Konopova, B., Smykal, V. & Jindra, M. (2011) Gemeinsame und unterschiedliche Rollen von Juvenilhormon-Signalisierungsgenen bei der Metamorphose von holometabolischen und hemimetabolischen Insekten. PLoS EINS, 6, e28728.

• Kristensen, NP (1999) Phylogenie von endopterygoten Insekten, der erfolgreichsten Linie lebender Organismen. Europäische Zeitschrift für Entomologie, 96, 237–253.

• Labandeira, CC (2011) Beweise für eine früheste spätkarbonische Divergenzzeit und die frühe Larvenökologie und Diversifikation wichtiger Holometabola-Linien. Entomologica Americana, 117, 9–21.

Die Kokonphase ermöglicht es Schmetterlingen (und anderen holometabolischen Insekten), ihren Körper neu zu organisieren und die dramatische Metamorphose von der Larve zum Erwachsenen in einer sicheren Umgebung zu vollziehen. Kokons und Puppen werden typischerweise mit Seide an Zweigen befestigt (oft nachdem sie hoch in das Blätterdach geklettert sind), wodurch sie von vielen räuberischen Interaktionen entfernt werden und eine geschützte Umgebung geschaffen wird, um den Larvenkörper zu zersetzen und sich in die Erwachsenenphase zu entwickeln.

Meiner Meinung nach besteht die wichtigste adaptive Bedeutung der Kokon-/Puppenphase darin, eine Umgebung bereitzustellen, in der sich das Tier verwandeln kann, während gleichzeitig die Exposition gegenüber Raubtieren und rauen Elementen reduziert wird.

Der Schmetterling ist die reproduktive Phase, während die Larven alles tun, was sie tun, ist zu fressen und Energie zu sammeln, um während der reproduktiven Phase erfolgreich zu sein. In Bezug auf die Anpassung wäre dieser Lebenszyklus viel effizienter.