Metamorphose – ein faszinierender Vorgang im Tierreich

In der Zoologie beschreibt die Metamorphose die stufenweise Entwicklung eines Tieres vom Ei zum fertigen Insekt. Raupen werden zu Schmetterlingen oder aus Kaulquappen entwickeln sich Frösche.

In diesem Artikel erklären wir Ihnen welche einzelnen Stadien es während der Metamorphose gibt, welche Arten es gibt und wie die Metamorphose am Beispiel der Schmetterlinge aussieht. Beginnen wollen wir aber zuerst mit einer Begriffserklärung.

Begriffserklärung

Die Bezeichnung Metamorphose stammt aus dem Griechischen. „Meta“ bedeutet „dazwischen“ oder im zeitlichen Kontext betrachtet auch „aufeinanderfolgend“. „Morph“ steht für die „Gestalt“ oder „Form“. Der Prozess bezeichnet also eine in Phasen erfolgende Wandlung der Gestalt.

Ein anderer Begriff für Metamorphose ist „Metabolie“. Im Pflanzenreich versteht man unter Metamorphose die evolutionäre Anpassung an äußere Bedingungen. In der Zoologie dagegen steht der Begriff für die Wandlung vom Ei zum ausgewachsenen Tier. Diese Art des Wachstums finden wir am häufigsten bei den Insekten, den Amphibien sowie Weich- und einigen Krustentieren. Bei den Silberfischchen findet keine Metamorphose statt.

Die Stadien der Metamorphose

Stadien der Metamorphose

1. Eistadium

Metamorphose durchlaufende Tierarten beginnen ihr Leben im Ei. Die Gelege können aus einzelnen Eiern oder einer Gruppe bestehen. Die Ablage erfolgt meistens an ganz bestimmten Pflanzengattungen, die nachher als Hauptnahrungsquelle des Nachwuchses dient. Das Tier entwickelt sich hier also zunächst im Ei und außerhalb des Mutterleibes.

2. Larvenstadium

Nach dem Schlüpfen hat das Jungtier die Gestalt einer Larve. Das kleine Tierchen verfügt über Beine, ein Maul und Beißwerkzeuge. Es kann sich selbstständig fortbewegen und ernähren. Die Larven bestimmter Gattungen werden als Nymphen bezeichnet. Da die Außenhaut der Larven aus einem starren Material, das nicht mitwachsen kann, besteht streift die Larve den Panzer von Zeit zu Zeit ab.

3. Puppenstadium

Einige Arten durchlaufen vor der endgültigen Reife zum adulten Tier zusätzlich die Phase der Verpuppung. Die Larve spinnt sich dazu selbst in einen Kokon ein. Im Inneren finden dann immense Umgestaltungsprozesse statt. Das jetzt entstehende Tier ändert in beträchtlichem Maße Gestalt, Form und Farbgebung.

4. Adultstadium

Nach der letzten Häutung der Larve oder dem Ende der Puppenzeit schlüpft das adulte Tier, das auch Imago genannt wird. Die Wandlung ist jetzt weitestgehend abgeschlossen. Bei manchen Arten finden nach dem Schlüpfen noch letzte Ausformungen der Flügel oder Beine statt. In der Größe wächst das adulte Tier nicht mehr. Es erreicht sehr bald die Geschlechtsreife, paart sich und der Kreislauf beginnt erneut.

Die Dauer der einzelnen Stadien variiert stark. Einige Arten brauchen nur wenige Tage zur vollständigen Entwicklung, andere Jahre. Die „Magicicada“, eine in den USA heimische Singzikade verbringt bis zu 17 Jahre im Larvenstadium.

Formen der Metamorphose

Unvollständige Metamorphose

Tiere, die eine unvollständige Metamorphose (Hemimetabolismus) durchlaufen, sehen in der Larvengestalt dem adulten Tier sehr ähnlich. Die Umformungsprozesse sind nicht so extrem wie bei der vollständigen Metamorphose.

Jedes Mal, wenn die Außenhaut (Exoskelett) der Larve zu klein geworden ist, platzt sie auf oder wird abgestreift. Darunter hat sich bereits eine neue Haut gebildet. Diese ist anfangs noch weich und flexibel, damit sie sich dem Zellwachstum der Larve anpassen kann. Sobald die Größe erreicht ist, härtet die neue Haut aus. Ist auch diese Haut dem wachsenden Tier zu eng geworden, häutet es sich erneut.

Im Laufe der Häutungen bilden sich zudem Details der Tiere weiter aus. Die Beine verändern sich, ebenso passen sich die Beißwerkzeuge verändernden Nahrungsquellen an. Bei flugfähigen Insekten bilden sich die Flügel erst in den letzten Larvenstadien aus. Eine Verpuppung findet bei der unvollständigen Metamorphose nicht statt.

Mehr Informationen zur unvollständigen Verwandlung

Vollständige Metamorphose

Bei der vollständigen Metamorphose (Holometabolismus) ist die Gestalt des erwachsenen Tieres an der Larve nicht erkennbar. Auch diese Larven durchlaufen mehrere Häutungen mit Anpassung der Außenhaut an Größe, Umwelt und Nahrung der Tiere.

Als letztes Stadium durchlaufen diese Insekten eine Verpuppung. Im Inneren finden Zersetzungs- und Umgestaltungsprozesse statt. Der Vorgang der „Histolyse“ zersetzt einen großen Teil der Larve. Die dabei entstehenden Nährstoffe formen im Zusammenspiel mit Botenstoffen aus verbliebenen Zellgruppen ganz neue Formen, Körperteile und Organe. Diesen aufbauenden Vorgang nennt man „Histogenese“.

Mehr Informationen zur vollständigen Verwandlung

Metamorphose am Beispiel der Schmetterlinge

Metamorphose der Schmetterlinge
Die Metamorphose des Acraea zetes
Nick Hobgood [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

Nach einer ersten Reifung innerhalb des Eis schlüpft eine kleine Raupe. Sie besitzt bereits acht Beinpaare und ist zur Fortbewegung fähig. Durch die ungleichmäßige Anordnung der Beinpaare entsteht die typische, einer Ziehharmonika ähnliche, Fortbewegungsart der Raupen. Die Larven können sich sofort selbstständig ernähren. Dazu haben sie links und rechts der Maulöffnung Beißwerkzeuge, die auch Mandibeln genannt werden. Schmetterlinge legen ihre Eier in der Regel in oder nahe der bevorzugten Nahrungsquelle ab. Raupen ernähren sich von verschiedenen Pflanzenteilen.

Die Außenhaut der Raupen ist sehr widerstandsfähig. Sie besteht aus Chitin und bietet einen optimalen Schutz. Da der Außenpanzer der Schmetterlings-Raupen nicht mitwächst, streift die Raupe diesen von Zeit zu Zeit ab. Diese Phase durchlaufen junge Schmetterlinge etliche Male. Die Raupe verändert ihr Aussehen dabei kaum, sondern wächst nur in der Größe.

Schmetterlinge beenden die vollständige Metamorphose mit dem Puppenstadium. Die Raupe spinnt dazu einen Seidenfaden um ein Grashalm, ein Blatt oder einen zarten Pflanzenstängel. Ist die Schutzhülle fertig, setzen im Inneren die Umgestaltungsprozesse ein. Dies kann mehrere Wochen dauern. Die Puppe beginnt im Laufe der Zeit ebenfalls ihre Form zu verändern. Der wachsende Schmetterling im Inneren ist auch von außen immer besser in Gestalt und Form erkennbar.

Im Zuge der Metamorphose haben sich die drei vorderen Beinpaare zu den langen dünnen Beinen des adulten Schmetterlings entwickelt. Zwei Flügelpaare haben sich gebildet und der Hinterleib eine Umgestaltung durchlaufen. Am Kopf bildeten sich neue Augen, lange Fühler und ein Rüssel. Sobald die Farben des Schmetterlings von außen zu erkennen sind, nähert sich die Puppenzeit der finalen Phase. Bald wird das Insekt zum letzten Mal seine Außenhaut abstreifen und schlüpfen. Der Kokon bricht vom Kopf her auf. Noch ist der Schmetterling flugunfähig. Die Flügel liegen anfangs zusammengeklappt eng am Körper. Langsam füllen sich die Flügel mit einer Flüssigkeit, der „Hämolymphe“. Sind die Flügel einsatzbereit schlägt der frisch geschlüpfte Schmetterling einige Male zur Probe und startet schließlich zu seinem ersten Flug.

Die Metamorphose des Tieres ist nun abgeschlossen. Erwachsene Schmetterling sehen nicht nur ganz anders aus, als die Raupen, sondern leben auch ganz anders. Sie verbringen ihr Leben die meiste Zeit in der Luft, fliegen statt kriechen, bevorzugen andere Nahrung und wechseln meistens auch den Lebensraum komplett. Sein Leben verbringt er mit dem Sammeln von Nektar und der Paarung. Viele Schmetterlinge erleben als erwachsendes Tier nur eine einzige Saison.