Pelangi Biologi: November 2011

Pertumbuhan dan Perkembangan Serangga

Pertumbuhan dan perkembar.gan serangga mencakup pertumbuhan menjadi besar dan perubahan bentuk disertai dengan beberapa pengelupasan kutikula yangdisebut proses molting. Perkembangan dari setiap serangga terdiri atas tiga tahap utama yaitu tahap embrional, masa pra-dewasa dan dewasa.

Perkembangan embrio,terjadi di dalam telur yang cukup mendapat persendian kuning telur dan dikelilingi oleh kulit luar yang halus yang disebut korion (chorion) Perkembangan embrio dimulai segera setelah fertilisasi sehingga terbentuk zigot. Zigot mengalami beberapa kali pembelahan inti dan perubahan-perubahan lainnya sampai menetas dari telur (eclosion).

Molting atau sebut saja “pergantian kulit” adalah suatu proses yang kompleks dan dikendalikan oleh hormon-hormon tertentu dalam tubuh serangga molting meliputi lapisan kutikula dinding tubuh, lapisan kutikula trakea, foregut, hindgut, dan struktur endoskeleton (McGavin 2001; Triplehorn & Johnson, 2005). Molting dapat terjadi sampai tiga atau empat kali, bahkan pada beberapa serangga tertentu, molting dapat terjadi sampai lima puluh kali atau lebih selama hidupnya (McGavin, 2001).

Serangga termasuk arthropda lainnya (kalajengking, udang, lobster, dan lain-lain), memiliki kerangka luar yang disebut dengan eksoskeleton. Dalam pertumbuhannya, serangga akan tiba pada titik dimana otot-otot tubuhnya tidak cukup kuat untuk mengangkat massa eksoskeletonnya. Exoskeleton ini menutupi sekeliling tubuhnya, tetapi tidak dapat tumbuh. Jadi, tubuh serangga mengalami pertumbuhan (penambahan volume dan massa) tetapi eksoskeletonnya tetap pada konstruksinya atau tidak mengalami pertumbuhan. Akibatnya, serangga harus melakukan molting beberapa kali selama hidupnya agar tetap eksis dan “survive” atau bertahan hidup untuk meneruskan generasinya, suatu bentuk adapatasi yang tidak hanya rumit tetapi juga sungguh luar biasa dan mengagumkan.

Proses molting pada serangga setidaknya, melewati tiga tahap, yaitu apolysis, ecdysis, dan sklerotinisasi.Kehidupan serangga pasca embrio dibagi-bagi ke dalam instar. instar merupakan suatu bentuk serangga di antara 2 kali mengelupas kutikula. yaitu bentuk serangga mulai menetas sampai pengelupasan kutikula pertama.

Telur → menetas → pengelupasan 1→ pengelupasan 2 → dewasa

Instar 1 Instar 2

Selama hidupnya jumlah pengelupasan tergantung dari jenis serangga, rata-rata terjadi 4 - 8 kali selama pertumbuhannya. Pada Odonata mengelupas 8 – 12 kali. Terdapat beberapa jenis Ephemeroptera mengelupas 20 kali. Serangga dewasa. pada umumnya tidak mengalami pengelupasan lagi, tapi ada jenis serangga yang mengelupas terus menerus. Waktu atau perioda pengelupasan disebut stadium.

Pada perkembangan serangga, perubahan ukuran tubuh yang paling dramatis terjadi pada waktu serangga tersebut berganti kulit. Dimana kutikula yang tua mengelupas dan digantikan dengan yang baru. Pengelupasan ini tidak hanya terjadi pada bagian luar tubuhnya saja, tetapi kutikula yang melapisi trakhea dan usus ikut mengeiupas juga.

Kulit bekas (cangkang) yang terjadi hasil pegelupasan disebut exuviae. Lapisan kutikula yang baru merupakan hasil sekresi dari lapisan hipodermis sebelum terjadi pengelupasan. Kemudian setelah itu kutikula lama memisahkan diri dan mengelupas.

Prose& pengelupasan kutikula atau molting ini merupakan proses yang kornpleks. Selama dalam proses molting, sel epidermis memperlihatkan kemampuannya yang mengagumkan dalam melakukan sintesis. Tahapan utama selama berlangsungnya proses molting meliputi, (1) apolisis, (2) pembentukan epikutikula, (3) pengendapan prokutikula bani, (4) ekdisis, (5) pengembangan prokutikuia, (6) pengerasan dan penggelapan warna, (7) pembentukan endokutikula selama masa antar molting.

1. Apolisis merupakan proses penarikan sel epidermis dari permukaan dalam kutikula lama. Antara sel epidermis dan kutikula terbentuk suatu rongga yang disebut rongga subkutikula. Suatu cairan molting gel kemudian disekresikan ke dalam rongga subkutikula dan di permukaan bawah molting gel tersebut terbentuklah kutikula baru. Pembentukan kutikula tersebut berlangsung untuk beberapa saat.

2. Pembentukan epikutikula dimulai ketika noktah rapat kelihatan pada ujung mikrovili yang halus yang menonjol keluar dari sel epidermis. Lapisan pertama yang diletakkan adalah kutikulin, sangat banyak lipatannya dan mengerut. Kutikulin akan menentukan luas permukaan dan pola permukaan dari kutikula baru. Berikutnya adalah epikutikula-protein-dalam diletakkan tepat di sebelah bawah kutikulin. Oleh suatu mekanisme yang mungkin mengikutsertakan suatu enzim peroksidase, kutikulin dan epikutikula-dalam distabilkan secara kimiawi dan menjadi tak larut.

3. Pembentukan prokutikula terjadi dengan pembentukan mikrofibril kitin di dalam rongga subkutikula di bawah inner epikutikula. Dengan berbahan baku molekul gula kecil, diikatkan bersama membentuk rantai lurus dari kitin dan 18-20 molekul kitin yang disusun sejajar dalam rangkaian parakristalin membentuk mikrofibril. Pada saat yang bersamaan dengan pembentukan kutikula baru, lapisan endokutikula dalam dari kutikula lama dicernakan oleh aktivitas molting gel. Molting gel mengandung enzim pencernaan yang pada saat disekresikan tidak aktif namun bila diaktifkan, keberadaan enzim tersebut terbatas pada rongga di atas kutikulin baru dan di bawah • ejcsokutikula lama. Dengan demikian prokutikula yang baru saja dibentuk dilindungi•dari hirolisis enzim pencernaan. Ekdisa berlzngsar.g ketika kutikula lama pecah di sepanjang garis tengah punggung (mid-dorsan dari ecdysial suturel tengah-tengah toraks. Celah tersebut membesar kemudian serangganya bergerak-gerak dan keluar dari kutikula.

4. Kulit yang terlepas mengandung epikutikula, dan eksokutikula dan termasuk l:pid yang tak tercerna, protein dan kitin. Kitin dan protein pada endokutikula diserap kembali dan digunakan dalam pembentukan prokurtikula baru.

5. Pemuaian (ekspansi) dari kutikula baru yang masih lunak dan berwarna ke putihputihan terjadi ketika serangga menelan udara untuk memuaikan dan meratakan kutikulin. Pada tahap ini banyak dari prokutikula direntang untuk memungkinkan peningkatan luas permukaan. Nampaknya protein meluncur satu di atas lainnya yang memungkinkan kutikula memuai dan tidak terdapat perlawanan daya pegas sebab protein belum terikat silang.

6. Pengerasan dan perubahan warna menjadi gelap menstabilkan prokutikula ban! yang sudah dimuaikan. Quinon yang terbentuk sebagai hasil oksidasi diphenol, terikat silang dengan protein kutikula. Quinon terutama banyak bereaksi dengan protein yang terdapat pada permukaan luar prokutikula dan dengan demikian terbentuklah eksokutikula.

7. Pembentukan endokutikula termasuk peletakan lapisan kitin dan protein berlanjut sampai beberapa waktu setelah pergantian kulit. Pada banyak serangga lamina endokutikula terbentuk setiap 24 jam sehingga umur kutikula dapat diketahui dengan cara menghitung garis pertumbuhan.

Proses pergantian eksoskeleton lama dengan eksoskeleton yang baru pada setiap pergantian,' kulit diatur secara hormonal oleh suatu jenis hormon yang disebut ekdison (ecdyson). Pada serangga, ekdison disekresi dari sepasang kelenjar endokrin, yang disebut kelenjar protoraks, terletak persis di belakang kepala. Selain merangsang pergantian kulit, ekdison juga mendorong perkembangan karakteristikdewasa, seperti perubahan dari ulat menjadi kupu-kupu.

Sebagian besar serangga mengalami serangkaian tahapan larva, dimana setelah setiap molting (pergantian eksoskeleton lama) akan dihasilkan larva yang lebih besar. Pergantian kulit pada tahapan larva yang terakhir akan menghasilkan pupa, pada serangga yang mengalami metamorfosis sempurna, tempat metamorfosis berlangsung dan menghasilkan serangga dewasa. Sel-sel neurosekresi di otak menghasilkan hormon otak (brain hormone, BH), namun hormon tersebut disimpan dan dikeluarkan dqri organ yang disebut korpus kardiakum. BH memberikan sinyal pada organ target utamanya, yaitu kelenjar protoraks, untuk menghasilkan hormon ekdison.

Sekresi hormon ekdison terjadi secara bertahap, dan setiap pembebasan hormon tersebut akan merangsang pergantian kulit. Hormon juvenil (JH), yang disekresikan oleh korvus allatum, akan menentukan hasil pergantian kulit tersebut. Pada konsentrasi JH yang relatif tinggi, pergantian kulit yang dirangsang oleh ekdison akan menghasilkan tahapan larva sekali lagi.Dengan demikian, JH menghambat metamorfosis. Akan tetapi, ketika kadar JH turun di bawah konsentrasi ambang batas tertentu, maka pupa akan terbentuk pada pergantian kulit (yang dirangsang oleh ekdison) berikutnya. Serangga yang sudah dewasa kemudian akan keluar dari pupa.

Metamorfosis

Kebanyakan serangga berubah bentuknya pada/selama masa perkembangannya dan instar yang berbeda semuanya tidak sama, perubahan ini disebut metamorfosis. Ada beberapa serangga selama perkembangannya ada yang mengalami perubahan bentuk yang sangat sedikit apabila mereka berganti kulit. Dimana serangga muda dengan serangga dewasa mirip, hanya berbeda dalam ukuran dan alat reproduksi dan kelamin luar belum terbentuk sempurna. Serangga dari kelompok ini digolongkan kedalam kelompok ametabola. Kelompok serangga primitif (Apterygota) merupakan contoh serangga yang mengalami perkembangan ametabola.

Serangga-serangga yang memiliki tahapan perkembangan dimana serangga muda dan serangga dewasa sangat berbeda baik bentuk maupun habitatnya dapat digolongkan menjadi kelompok hemimetabola (metamorfcsis sederhana) atau kelompok holomatabola (metamorfosis sempurna).

Hemimetabola (Metamorfosis Sederhana)

Gradual metamorphosis atau disebut juga simple metamorphosis. Serangga muda disebut nymph (nimfa) dan serangga muda ini mirip serangga dewasa. Mata majemuk jika pada serangga dewasa ada maka pada nimfa terdapat juga. Sayap berupa tunas pada insfar-instar permulaan dan baru bertambah besar jika telah mengalami pengelupasan akhir. Dan setelah itu sayap terus tumbuh sampai mencapai ukuran

Pada kelompok exopterygota, misalnya Odonata, Plecoptera, Ephemeroptera, yang mengalami hemimetabola, nimfa hidup di air. Nimfa yang demikian disebut naiad dan bernapas dengan insang trakea. Sedangkan serangga dewasa hidup di udara (aerial). Pada kebanyakan serangga baik nimfa maupun serangga dewasa hidup pada tempat yang sama. Perkembangan pada serangga hemimetabola adalah sebagai berikut telur -4 larva (nimfa) -4 dewasa
Lama serangga menghabiskan waktunya pada fase dewasa atau pada fase remajanya tergantung pada spesies serangga itu. Misalnya mayfly yang hanya hidup pada fase dewasa hanya satu hari, dan cicada, yang fase remajanya hidup di bawah tanah selama 13 hingga 17 tahun. Kedua spesies ini melakukan metamorfosis tidak sempurna

Species	Telur	Larva/nimfa	Pupa	Dewasa
Lalat rumah	1 hari	2 minggu	1 minggu	2 minggu
kepik	4 hari	2 minggu	2 minggu	3-9 bulan
Kupu monark	4 hari	2 minggu	10 hari	2-6 minggu
Periodical cacida	1 bulan	13-17 tahun	Tidak lewati	2 bulan
Mayfly	1 bulan	3 tahun	Tidak lewati	1 hari
Kecoa	1 bulan	3 bulan	Tidak lewati	9 bulan

Holometabola (Metamorfosis Sempurna = complete metamorphose)

Kelompok serangga yang tergolong endopterygota, misalnya ordo Diptera, Coleoptera, Lepidoptera, dan Hymenoptera, tahapan hidupnya adalah telu, larva, pula dan dewasa. Serangga ini dinamakan holometabola atau mengalami perkembangan metamorfosis sempurna.

Serangga muda sangat berbeda dengan serangga dewasa terutama bentuk dan kadang-kadang cara hidup dan habitatnya sangat berbeda. Serangga muda (larva) permulaan kadang seperti cacing. Instar yang berbeda pada larva mernpunyai bentuk yang sama, kecuali dalam ukuran. Sayap yang terdapat pada serangga dewasa berkembang dalam tubuh larva dan tidak terlihat dari luar sampai berakhirnya instar terakhir.

Larva tidak mempunyai mata facet, punya atau tidak punya kaki dan kadangkadang mempunyai kaki semu (proleg) pada bagian perutnya (abdomen). Larva biasanya mempunyai tipe mulut mengunyah, meskipun serangga dewasanya mempunyai alat menusuk. Pada masa pupa serangga dalarn keadaan istirahat. Pupa sering terdapat pada suatu `cocoon' atau bahan lain untuk perlindungan. Pada daerah yang beriklim dingin masa pupa terjadi pada musim dingin. Pada waktu serangga keluar dari pupa warnanya pucat, sangat lemah, sayap pendek, baru setelah beberapa lama kemudian sayap berkembang, warna timbul dan serangga menjadi kuat.

Pada kebanyakan serangga holometabola, terdapat masa diam (tidak aktif) pada larva instar terakhir sesaat sebelum pembentukan pupa. Inilah yang dinamakan tahap prapupa. Serangga yang sudah berganti kulit namun masih di dalam eksoskeletonnya yang lama dinamakan berada dalam tahap pharate.

Metamorfosis tak semourna