Tiểu luận khái niệm, giới thiệu quá trình sinh sản và phát triển ở nhóm côn trùng cánh nửa (hemiptera) cà cuống (lethocerus)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SINH HỌC BÀI TIỂU LUẬN MÔN: SINH HỌC CƠ THỂ VÀ PHÁT TRIỂN CÁ THỂ Chuyên đề: Khái niệm, giới thiệu trình sinh sản phát triển nhóm trùng Cánh nửa (Hemiptera): Cà cuống (Lethocerus) HÀ NỘI NỘI DUNG CHÍNH PHẦN I MỞ ĐẦU PHẦN II NỘI DUNG 2.1 Khái niệm sinh sản phát triển 2.1.1 Khái niệm phát triển 2.1.2 Khái niệm sinh sản 2.2 Giới thiệu trình sinh sản cà cuống (Lethocerus) 2.2.1 Sự khác biệt giới tính 2.2.2 Tập tính sinh sản 2.3 Giới thiệu trình phát triển cà cuống (Lethocerus) 2.3.1 Phát triển phôi 2.3.2 Phát triển hậu phôi PHẦN III KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN I MỞ ĐẦU Cơn trùng hay cịn gọi sâu bọ, nhóm động vật đa dạng hành tinh, gồm triệu lồi mơ tả gồm nửa số sinh vật sống Số lượng loài côn trùng cho từ 2,5 triệu đến 10 triệu có lẽ khoảng triệu lồi [14] Cà cuống lồi trùng nước thuộc họ Chân bơi (Belostomatidae), liên họ Bã trầu (Nepoidae), phân Râu kín (Cryptocerata) trùng Cánh nửa (Hemiptera) Chúng có vùng phân bố rộng giới tập trung đa dạng châu Mỹ, châu Âu có lồi, châu Phi châu Úc hai lồi, châu Á ba lồi (Hình 1)[16] Hình Sự phân bố cà cuống (Perez-Goodwyn, 2006) [16] Ở Việt Nam, Nguyễn Công Tiễu (1928) lần mơ tả số đặc điểm hình thái, giải phẫu, vai trò cà cuống định tên cho chúng Belostoma indica Vitalis [17] Năm 2000, Phạm Quỳnh Mai, Lê Xuân Huệ Phạm Đình Sắc nghiên cứu số đặc điểm sinh học phát triển lồi cà cuống Các cơng trình nghiên cứu cà cuống giai đoạn cho Việt Nam có lồi cà cuống Lethocerus indicus (Lepeletier et Serville, 1825) Từ năm 2000 – 2008, Vũ Quang Mạnh tiến hành thu mẫu nghiên cứu đặc điểm hình thái phân loại quần thể cà cuống thu bắt toàn lãnh thổ Việt Nam Từ nghiên cứu mình, Vũ Quang Mạnh (2006) cho quần thể cà cuống Việt Nam lồi sinh học mà gồm hai ba loài khác Trong Hội nghị toàn quốc lần thứ IV Sinh thái Tài nguyên sinh vật (2011), Vũ Quang Mạnh đưa kết luận Việt Nam có hai lồi cà cuống Lethocerus indicus (Lepeletier et Serville, 1825) Kirkaldyia deyrolli (Vuillefroy, 1864) Tuy nhiên loài Kirkaldyia deyrolli (Vuillefroy, 1864) phát hai tỉnh Nghệ An Hà Tĩnh cịn lồi Lethocerus indicus (Lepeletier et Serville, 1825) phân bố khắp lãnh thổ Việt Nam[11] Cà cuống loài thuộc cánh nửa Hemiptera đưa vào sách đỏ Việt Nam [10] Về hình thái chung, cà cuống trưởng thành có thể dẹt, hình lá, màu vàng xỉn nâu đất, dài trung bình từ 7-8 cm, có lên đến 10-12 cm Khi cịn non cà cuống giống gián, dài khoảng 7-8cm, rộng 3cm, màu nâu xám, có nhiều vạch đen, đầu nhỏ với hai mắt tròn to, miệng ngòi nhọn hút thức ăn Ngực dài 1/3 thân, có chân dài, khỏe Bụng vàng nhạt có lơng mịn, phía có cánh mỏng nửa mềm nửa cứng (Hình 2) Ở đực, ngực có hai túi nhỏ dài gọi bọng cà cuống Trong phần bọng có chứa tinh dầu, chất lỏng cho thoảng mùi đặc biệt gần giống mùi quế Đây vũ khí để cơng mồi xua đuổi địch thủ dụ đến giao phối [4] Hình Hình thái cà cuống [20] Là loại trùng hồn tồn có lợi, cà cuống không chế biến để làm thức ăn, gia vị ăn mà cịn dùng loại thuốc chữa bệnh, tốt cho sức khoẻ Trên thể cà cuống chia nhiều phận phần có cơng dụng riêng Phần thịt, tinh dầu phần trứng cà cuống dùng làm thuốc [18] Ngoài nhiều thực nghiệm y khoa cho thấy rằng, tinh dầu từ cà cuống có tác dụng chất kích thích thần kinh, dùng liều thấp gây hưng phấn, đồng thời tăng cường khả sinh dục mức độ nhẹ [4] Cà cuống loài ăn thịt, hút dịch máu nhiều loài động vật thủy sinh, sâu bọ, ốc, nhái cá nhỏ…Điều khiến chúng giữ vai trò quan trọng chuỗi thức ăn thủy vực, thiên địch số loài, giúp người tiêu diệt số lồi thân mềm mang bệnh kí sinh trùng (ví dụ rùa tai đỏ), ốc bươu vàng… Ngày nay, việc sử dụng thuốc trừ sâu, phân hóa học hóa chất bảo vệ thực vật nơng nghiệp làm ô nhiễm môi trường sống tự nhiên cà cuống Môi trường sống tự nhiên chúng ngày bị thu hẹp hoạt động san lấp ao hồ, đồng ruộng để phục vụ hoạt động sản xuất, ngành công nghiệp, xây dựng…dẫn tới số lượng cá thể cà cuống tự nhiên ngày giảm sút nghiêm trọng Vì việc nghiên cứu tìm hiểu trình sinh sản phát triển cà cuống có ý nghĩa vơ quan trọng, giúp gây nuôi, bảo vệ, phục hồi phát triển loài tự nhiên PHẦN II NỘI DUNG 2.1 Khái niệm sinh sản phát triển 2.1.1 Khái niệm phát triển Phát triển hiểu chung dãy biến đổi cấp tiến đưa việc ngày trở nên phức tạp hơn, hoàn thiện hơn, mức độ phát triển cao Chẳng hạn phát triển đời sống cá thể sinh vật nhằm thích ứng ngày cao với môi trường sống Trong “Sinh học phát triển cá thể động vật”, tác giả Mai Văn Hưng định nghĩa phát triển cá thể sinh vật q trình bao gồm dãy cấp biến đổi liên tiếp phức tạp cấu trúc, chức có trật tự khơng gian mã hóa gen để từ hợp tử có hình thái khác hẳn thể trưởng thành biến đổi thành thể hoàn chỉnh, đặc trưng cho lồi [3] Qúa trình xảy liên tiếp từ phận tới phận khác, theo giai đoạn khác Mỗi giai đoạn phát triển khác cá thể diễn môi trường khác với sử dụng nguồn thức ăn khác phải ln thích ứng với mơi trường sống Sự phát triển động vật biến đổi theo thời gian hình thái sinh lý tế bào, mô, quan thể từ hợp tử thành thể trưởng thành (là giai đoạn thể phát dục, có khả sinh sản) [2] Ví dụ người, hợp tử qua ngày phát triển thành phôi vị làm tổ người mẹ với lớp tế bào khác nhau, sau phát triển thành phôi thần kinh với mầm quan qua tháng 10 ngày hình thành em bé với tất quan, đến tuổi dậy (13 - 14 tuổi) hình thành thể trưởng thành có khả sinh sản Dựa vào đặc điểm sinh trưởng phát triển động vật người ta chia thành kiểu phát triển phát triển không qua biến thái phát triển qua biến thái Sự sinh trưởng phát triển khơng qua biến thái có số động vật không xương sống đa số động vật có xương sống (cá, chim, bị sát, động vật có vú người) Trong kiểu phát triển non có đặc điểm hình thái, cấu tạo sinh lí tương tự trưởng thành Phát triển qua biến thái kiểu phát triển mà non (ấu trùng) có đặc điểm hình thái, cấu tạo sinh lí khác giai đoạn khác với trưởng thành Tùy theo mức độ biến thái mà phân ra: biến thái hoàn toàn (ấu trùng có hình dạng, cấu tạo sinh lí khác với trưởng thành, trải qua giai đoạn trung gian, ấu trùng biến đổi thành trưởng thành) biến thái khơng hồn tồn (ấu trùng phát triển chưa hồn thiện, gần giống với trưởng thành, trải qua nhiều lần lột xác ấu trùng biến đổi thành trưởng thành) 2.1.2 Khái niệm sinh sản Sinh sản tính chất phức tạp đặc trưng cho sống Trong sinh giới, có nhiều lồi sinh vật mà sinh sản đồng nghĩa với sinh trưởng Ví dụ lồi trùng bướm, ruồi, thiêu thân, dạng trưởng thành tồn vài ngày để thực việc thụ tinh đẻ trứng Một số loài nhện đực, đực sau thụ tinh cho trở thành nguồn thức ăn cái, mà thực chất để nuôi dưỡng hệ sau Sinh sản bao gồm ba yếu tố tăng trưởng, di truyền phát triển [3] Sự tăng trưởng điều kiện cốt yếu sinh sản, khơng có tăng trưởng sống dần đến kết thúc Chính nhờ có sinh sản mà yếu tố di truyền bố mẹ có hội tái tổ hợp truyền lại đặc tính cho hệ sau Phát triển loạt biến đổi thể, nhờ có q trình phát triển mà thể sinh sản nhiều tế bào sinh dục có tổ chức cao, nhằm đảm bảo hiệu sinh sản Ngồi sinh sản hiểu q trình sinh học mà sinh vật đơn lẻ "con đẻ" - tạo từ "cha mẹ" chúng Có hai hình thức sinh sản: vơ tính hữu tính Trong sinh sản vơ tính, sinh vật tạo mang đặc điểm giống hệt cá thể ban đầu mà khơng cần đóng góp vật liệu di truyền cá thể khác Sinh sản hữu tính q trình sinh học tạo sinh vật cách kết hợp vật liệu di truyền từ hai cá thể khác lồi Ở hầu hết lồi động vật q trình bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau: giai đoạn hình thành tinh trùng trứng, giai đoạn thụ tinh (giao tử đực kết hợp với giao tử tạo thành hợp tử), giai đoạn phát triển phơi hình thành thể 2.2 Giới thiệu trình sinh sản cà cuống (Lethocerus) 2.2.1 Sự khác biệt giới tính Để nghiên cứu q trình sinh sản cà cuống, việc cần làm phân biệt khác biệt giới tính cà cuống đực trưởng thành cà cuống trưởng thành Sự khác biệt thể qua sai khác hình thái phân loại hình thái cấu tạo quan sinh dục Các tiêu so sánh hình thái phân loại cà cuống thực theo theo PerezGoodwyn (2006) gồm: Hình dạng chung, màu sắc, kích thước; hình thái phần đầu phần phụ đầu; hình thái phần ngực phần phụ ngực; hình thái phần bụng quan giao phối đực [16] Vũ Quang Mạnh, Lê Thị Bích Lam (2012) mơ tả chi tiết đặc điểm hình thái phân loại cà cuống trưởng thành kết luận cà cuống đực cà cuống khơng sai khác nhiều hình thái phân loại theo tỷ lệ cấu trúc phần hay màu sắc thể kích thước, cá thể đực thường nhỏ cá thể [12] Ngoài để phân biệt cà cuống đực ta dựa vào hình thái đốt bụng cuối, bụng lưng Phần đỉnh bụng cuối cá thể đực có hình dạng thn nhọn, với chóp đỉnh lồi; cá thể có bụng bè rộng lõm phần đỉnh Bên cạnh sai khác hình thái phân loại, hình thái cấu tạo quan sinh dục đặc điểm quan trọng giúp phân biệt cá thể cà cuống đực (Hình 3), (Hình 4) A Con đực B Con Hình Hình thái quan sinh dục cà cuống L indicus trưởng thành [15] Hình Hình thái cấu tạo quan sinh dục cà cuống đực trưởng thành (hình trái) quan sinh dục cà cuống trưởng thành (hình phải) (a) Lethocerus indicus; (b) Kirkaldyia deyrolli (Vũ Quang Mạnh, 2011) Bộ phận sinh dục đực bao gồm túi gốc (phallobase), đôi gai bên (paramere), quan giao phối đực có dạng ống thn dài, phần đỉnh cong xuống Bộ phận sinh dục gồm máng sinh dục (gonapophysis) có cấu trúc kép, đơi ống nhỏ, thuôn dài mảnh mai, cong gập vào trong, bao lấy van mở hình tam giác cân (Hình 4) [11] 2.2.2 Tập tính sinh sản Tập tính khái niệm phức tạp, hiểu chuỗi phản ứng động vật trả lời kích thích từ mơi trường bên bên ngồi thể Có hai loại tập tính tập tính bẩm sinh tập tính thứ sinh Tập tính sinh sản tập tính bẩm sinh mang tính năng, gồm chuỗi phản xạ phức tạp kích thích mơi trường bên ngồi (nhiệt độ) bên (hoocmon) gây nên tượng chín sinh dục, tranh giành cái, làm tình, mang thai, sinh đẻ, ni Tập tính sinh sản đặc trưng cho lồi, có chế thể nhiều hình thức khác Cà cuống lồi sinh sản hữu tính, tuổi trưởng thành cá thể cà cuống đực tiết tinh dầu thu hút cái, chúng tìm đến nhau, giao phối thực trình sinh sản Thông thường cà cuống sinh sản từ tháng đến tháng 9, đặc biệt cuối tháng đầu tháng 8, sau trận mưa rào, nhiệt độ nước từ 26 – 300C, nhiệt độ khơng khí khoảng 30 – 340C, pH trung tính khoảng 7,5 [8], [9] Trong tự nhiên, cà cuống thường có xu hướng lựa chọn, đẻ trứng vài sinh cảnh: nước đọng (ao, hồ, đầm…), ruộng lúa nước, nước đọng ruộng lúa nước Trong số lượng ổ trứng tập trung nhiều sinh cảnh nước đọng ruộng lúa nước Ở sinh cảnh nước chảy sông suối…không bắt gặp xuất ổ trứng [13] Quá trình sinh sản cà cuống diễn sau năm tuần kể từ giao phối Cà cuống Lethocerus indicus thường đẻ trứng thành đám, bao quanh cọng cỏ thủy sinh, lúa nước Khi đẻ trứng, hướng phần lên tiết chất dính dạng bong bóng giữ cho trứng bám vào giá thể, xếp trứng thành hàng ngắn Trứng cà cuống dài trung bình 4mm, rộng 2,4 mm; hai đầu trứng có kích thước khác rõ rệt Trong ổ, trứng nằm vng góc với giá thể đỡ trứng, đầu nhỏ dính vào giá thể, đầu to hướng phía ngồi [6], [8] Số lượng trứng đẻ ổ từ 100 đến 160 Trứng đầu có màu vàng sáng, trắng sữa, sau thời gian trứng chuẩn bị nở chuyển sang màu sẫm (Hình 5) Hình Trứng cà cuống [19] Cà cuống đực có nhiệm vụ bảo vệ trứng nở, giữ ẩm bảo vệ trứng khỏi kẻ săn mồi Chúng thường quạt nước làm tăng lượng oxi cho trứng [15] Trứng nở sau khoảng – ngày với tỉ lệ trứng nở thành ấu trùng cao từ 90% đến gần 100% [13] 2.3 Giới thiệu trình phát triển cà cuống (Lethocerus) 2.3.1 Phát triển phôi Giống trùng khác, trứng cà cuống trứng trung hồng: Nỗn hồng phân bố trung tâm, bao bên ngồi khối nỗn hồng lớp tế bào chất ngoại vi Nhân nằm trung tâm trứng, xung quanh có lượng nhỏ tế bào chất, tế bào chất trung tâm tế bào chất ngoại vi thông cầu nối tế bào chất hay nhiều thể sợi Trứng phân cắt bề mặt: Các lần phân chia có phân chia nhân mà khơng phân chia tế bào chất, nhân sau phân chia theo cầu tế bào chất ngoại vi Tại đây, nhân nằm lớp tế bào chất bề mặt trứng xếp thành lớp nhân bao quanh khối nỗn hồng, sau xung quanh nhân đồng loạt xuất rãnh phân cắt tạo vách ngăn quanh nhân Trong trình phát triển phơi có hình thành màng ngồi màng (Hình 6) Hình Sơ đồ hình thành màng phơi sâu bọ [3] Dải phôi; Màng trong; Màng ngồi; Nỗn hồng; Mầm chung phôi phôi giữa; Xoang bao phôi; t: trước, s: sau, l: lưng, b: bụng Đến cuối giai đoạn dải phôi phân đốt đốt đầu, đốt ngực đốt bụng với phần phụ tương ứng Riêng phần bụng có mầm phần phụ, sau tiêu biến biến đổi [3] 2.3.2 Phát triển hậu phơi Qúa trình phát triển cà cuống gồm ba giai đoạn, trứng đến giai đoạn thiếu trùng, sau đến trưởng thành Cánh chúng phát triển với trình lột xác thiếu trùng thể đầy đủ chức trưởng thành Thời gian từ giai đoạn trứng tới trưởng thành khoảng 32 đến 43 ngày phụ thuộc vào nhiệt độ (Pongsart, 1990) Vòng đời cà cuống năm lâu Hình Các giai đoạn phát triển cà cuống (Wijit wisoram, 2014) Thiếu trùng nở từ trứng có màu vàng nhạt vài giờ, sau chuyển sang màu tối dần Sau nở, thiếu trùng bò dọc thân cây, xuống nước Nhưng phần lớn thời gian sống chúng gần bề mặt nước, chúng thở cách dễ dàng Ngay phía sau đầu thiếu trùng có ống nhỏ, hoạt động ống thở, mang khơng khí khắp thể chúng Nếu số lượng non tập trung nhiều thủy vực xảy tượng ăn thịt lẫn [7],[8] Cà cuống phát triển qua biến thái khơng hồn tồn: thiếu trùng nở nhác thấy giống trưởng thành có mầm cánh, chưa có đặc điểm sinh dục thứ cấp có thêm quan riêng Cà cuống lột xác khoảng năm lần giai đoạn thiếu trùng, sau lần lột xác sai khác với trưởng thành giảm dần giống trưởng thành (Hình 7) [5], [8].Thời gian từ trứng cà cuống nở tới trưởng thành khoảng 40 ngày PHẦN III KẾT LUẬN Sự phát triển phơi: Trứng trung hồng, phân cắt bề mặt Trong q trình phát triển phơi có hình thành màng ngồi màng Đến cuối giai đoạn dải phôi phân đốt đốt đầu, đốt ngực đốt bụng với phần phụ tương ứng Riêng phần bụng có mầm phần phụ, sau tiêu biến biến đổi Sự phát triển hậu phôi: Cà cuống phát triển qua biến thái khơng hồn tồn, lột xác khoảng năm lần giai đoạn thiếu trùng, sau lần lột xác sai khác với trưởng thành giảm dần giống trưởng thành Qúa trình sinh sản: Cà cuống lồi sinh sản hữu tính, chúng giao phối thụ tinh Trứng đẻ thành đám, tỉ lệ trứng nở thành ấu trùng cao từ 90% đến gần 100% 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu Tiếng Việt Thái Trần Bái, Hoàng Đức Nhuận, Nguyễn Văn Khang (1971), Động vật học không xương sống, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Như Hiền, Vũ Xuân Dũng (2007), Sinh học thể, NXB Giáo dục, Hà Nội Mai Văn Hưng (2009), Sinh học phát triển cá thể động vật, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội Đỗ Tất Lợi (1995), Những thuốc vị thuốc Việt Nam, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Phạm Quỳnh Mai, Lê Xuân Huệ, Phạm Đình Sắc (2000) Một số đặc điểm sinh sản phát triển cà cuống Lethocerus indicus (Lepeletier et Serville, 1775) Tạp chí Sinh học, 4, 62-66 Vũ Quang Mạnh (1998), Con cà cuống, lồi trùng độc đáo, Khoa học đại chúng phục vụ nông nghiệp nông thôn, 60-66, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Vũ QuangMạnh (1999), Nghiên cứu sinh thái, tập tính gây ni cà cuống, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài cấp nhà nước, Mã số 6.17.98.,1-29, Hà Nội Vũ Quang Mạnh (Cb), Lê Xuân Huệ (1999), Tập tính động vật ứng dụng gây nuôi cà cuống bọ cạp, 1-180, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Vũ Quang Mạnh (2000a), Đặc điểm hình thái cấu tạo cà cuống Lethocerus indicus (Lepeletier et Serville, 1775) Việt Nam, Những vấn đề Nghiên cứu Sinh học, 414-418, NXB ĐHQG Hà Nội, Hà Nội 10 Vũ Quang Mạnh (2007), Con cà cuống Lethocerus indicus (Lepeletier et Serville, 1775), Sách đỏ Việt Nam, tập phần Động vật, 453-454, NXB KH KT, Hà Nội 11 Vũ Quang Mạnh (2011) Ghi nhận loài cà cuống Kirkaldyia deyrolli (Vuillefroy, 1864) (Lethocerinae, Belostomatidae) cho khu hệ Việt Nam, Hội nghị khoa học toàn quốc sinh thái tài nguyên sinh vật lần thứ 4, 206-213 12 Vũ Quang Mạnh, Lê Thị Bích Lam (2012) Đặc điểm hình thái, giới tính lồi cà cuống Lethocerus indicus (Lepeletier et Serville, 1775) môi trường sống chúng Việt Nam Tạp chí Sinh học, 34, 166-172 11 13 Sonexay rasphone (2017) Nghiên cứu định loại, môi trường sống tập tính sinh sản lồi cà cuống (Lethocerus sp.) tỉnh Savannakhet, Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, Luận văn thạc sĩ khoa học Sinh học II Tài liệu nước 14 David Grimaldi, Michael S Engel (2005) Evolution of the Insects, Cambridge University Press UK, pp 1-755 15 Hasko Friedrich Nesemann & Gopal Sharma (2013) “Observations on the life history of giant water bugs Lethocerus Mayr, 1853 (Heteroptera: Nepomorpha: Belostomatidae) in the Gangetic plains of India and Nepal” Journal of Threatened Taxa 5(10): 4474-4482 16 Perez-Goodwyn P J., 2006 Taxonomic revision of the subfamily Lethocerinae Lauck & Menke (Heteroptera: Belostomatidae) Stuttgarter Beiträge zur Naturkunde, Serie A (Biologie), 695: 1- 71+74 Abb 17 Tieu, N C (1928) Notes sur les insectes comestibles au Tokin Bull Econ de l’Indochine, 31, 735-744 18 Smith R J., 1997 In: Choe J & B Crespi (Eds) Social Behavior in insects and Arachnids, Cambridge University Press UK, pp 116-149 III Internet 19 https://danviet.vn/la-ma-hay-kiem-2-trieungay-tu-nuoi-con-chet-den-dit-van-con-cay7777824267.htm 20 http://vietsciences.free.fr/timhieu/khoahoc/biologie/cacuong.htm 12 ... PHẦN I MỞ ĐẦU PHẦN II NỘI DUNG 2.1 Khái niệm sinh sản phát triển 2.1.1 Khái niệm phát triển 2.1.2 Khái niệm sinh sản 2.2 Giới thiệu trình sinh sản cà cuống (Lethocerus) 2.2.1 Sự khác biệt giới tính... trưởng thành có khả sinh sản Dựa vào đặc điểm sinh trưởng phát triển động vật người ta chia thành kiểu phát triển phát triển không qua biến thái phát triển qua biến thái Sự sinh trưởng phát triển. .. 2.2.2 Tập tính sinh sản 2.3 Giới thiệu trình phát triển cà cuống (Lethocerus) 2.3.1 Phát triển phôi 2.3.2 Phát triển hậu phôi PHẦN III KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN I MỞ ĐẦU Cơn trùng hay cịn