Czy lubisz łapać motyle? Czy czytałeś historię Bardzo głodnej gąsienicy? Czy boisz się pająków i karaluchów? Cóż, motyle, gąsienice, pająki, karaluchy i wielu innych ich przyjaciół należy do grupy zwierząt zwanej owadami. Owady to jedne z najbardziej powszechnych i niesamowitych stworzeń na Ziemi. Wiosna, lato i jesień są pełne brzęczących dźwięków i pięknych trzepoczących skrzydeł.
Podczas tej lekcji poznamy owady – ich budowę ciała, podstawową anatomię wewnętrzną, cykle życiowe i strategie przetrwania w miesiącach zimowych.
Owady to zwierzęta, które mają następujące cechy: brak kręgosłupa, trzyczęściowe ciało, sześć nóg i czułki. Ponieważ owady nie mają kręgosłupa, możemy je również nazwać bezkręgowcami. Owady to klasa zwierząt bezkręgowych, która leży w typie zwanym stawonogami. Pszczoły, motyle, karaluchy, muchy, ważki, komary i mrówki to owady. Mają podzielone ciała i nogi, trzy pary nóg i zwykle dwie pary skrzydeł.
Wyjaśnijmy krótko stawonogi. „Antropody” to bezkręgowce, które mają egzoszkielet, podzielone na segmenty ciało i połączone wyrostki. Obejmuje następujące rodziny organizmów:
Owady można odróżnić od pająków i skorupiaków na podstawie liczby par czułków - owady mają jedną parę czułków, skorupiaki mają dwie pary, a pająki nie mają czułków. W odniesieniu do bezkręgowców, owady mają wyjątkową cechę - ewolucję skrzydeł, które umożliwiają lot, i uważa się, że to jest główna przyczyna niesamowitego sukcesu gatunku owadów na lądzie.
Ciało jest podzielone na trzy odrębne obszary - głowę, klatkę piersiową i brzuch. Każdy region jest dodatkowo podzielony na segmenty.
Ogólnie,
Owady są zróżnicowaną grupą i ewoluowały w wielu różnych formach. U bardziej zaawansowanych owadów segmenty mogą się ze sobą łączyć, szczególnie w odwłoku.
Poniższa ilustracja przedstawia budowę ciała owada:
Na klatce piersiowej znajdują się trzy pary chodzących nóg, po jednej parze na każdy segment. Nogi są często modyfikowane w celu wykonywania różnych zadań, np. pływania lub trzymania zdobyczy.
Poniższa ilustracja przedstawia uogólnioną strukturę nogi owada:
Większość dorosłych owadów ma dwie pary skrzydeł, po jednej na każdym z segmentów drugiego i trzeciego. Skrzydła są podtrzymywane przez szereg żył, wzór żył jest ważnym sposobem klasyfikacji owadów.
Wizja
Na głowie znajduje się para oczu złożonych. Składają się one z pewnej liczby „pojedynczych oczu”, z których każde tworzy odrębny obraz. Stąd ogólny obraz, jaki widzi owad, składa się z serii kropek. To trochę jak obraz telewizyjny, tyle że ze znacznie gorszą ostrością. Ten typ oka jest bardzo dobry w ocenie odległości i ruchu. Dlatego owady będące aktywnymi drapieżnikami, takie jak ważki, mają bardzo dobrze rozwinięte oczy.
Nie. Pająki należą do rodziny pajęczaków, a owady do rodziny Insecta.
Ze względu na wspólne pochodzenie zarówno pająki, jak i owady mają pewne wspólne cechy. Ale te dwie grupy rozdzieliły się wiele milionów lat temu i rozwinęły wiele unikalnych cech, które je odróżniają.
| Charakterystyka | owady | Pająki |
| Liczba nóg | 6 | 8 |
| Części ciała | Trzy główne części ciała: głowa, klatka piersiowa i brzuch | Dwie główne części ciała: głowotułów i brzuch; głowa i klatka piersiowa są połączone, tworząc „głowotułów” |
| Liczba oczu | Złożone oczy | Miej kilka par prostych oczu, z których każda jest przystosowana do określonego zadania |
| anteny | Mieć dwie anteny | Brak anten |
| Skrzydełka | Mieć skrzydła | Bez skrzydeł |
Czy wiesz, że dorosła gąsienica ma więcej mięśni niż człowiek?
Wewnętrzna anatomia owadów różni się od kręgowców (w tym ludzi) na wiele sposobów:
Układ pokarmowy/wydalniczy
Podobnie jak kręgowce, owady również mają kompletny układ pokarmowy składający się z rurki od ust do odbytu, ale różni się on w bardzo istotny sposób. Układ pokarmowy owada ma trzy główne regiony - jelito przednie, jelito środkowe i jelito tylne.
Jelito przednie i tylne są wyścielone chityną, polisacharydem, który tworzy egzoszkielet owada. Kiedy owad zrzuca skórę, zrzuca również wewnętrzną wyściółkę jelita przedniego i tylnego. Fauna jelitowa często leży w jelicie grubym (na przykład u termitów). Jeśli owad polega na mikroorganizmach jelitowych, aby wspomóc trawienie, utrata wewnętrznej wyściółki jelita może stać się problemem. Dlatego fauna jelit jest uzupełniana przy każdym linieniu (zrzucaniu skóry).
Owady nie mają nerek. Zamiast tego odpady metaboliczne są usuwane za pomocą kanalików Malpighiego - które, podobnie jak tylne jelito, tworzą u owadów podstawowy system regulacji jonowej, osmotycznej i wydalniczej, za pomocą którego transportowane są produkty wydalania i związki toksyczne.
Układ oddechowy (wentylacyjny).
Owady nie oddychają tak jak my. Nie używają krwi do transportu tlenu. Nie mają płuc. Owady pobierają tlen i wydalają dwutlenek węgla przez otwory w ich ciałach zwane przetchlinkami. Otwory te łączą się z rozgałęzionymi i łączącymi rurkami, zwanymi tchawicami. Owady mogą ograniczać przepływ tlenu, zamykając swoje przetchlinki. W rzeczywistości jednym z powodów, dla których owady są tak odporne, jest to, że mogą zamykać swoje przetchlinki i żyć z tlenu, który już mają w tchawicy.
Podczas gdy ludzie mają jedną tchawicę, owady mają cały system tchawicy, który transportuje tlen do wszystkich obszarów ich ciała i usuwa dwutlenek węgla. W miarę wzrostu owada rurki tchawicze wydłużają się, aby dotrzeć do tkanki centralnej, i stają się szersze lub zwiększają liczbę, aby sprostać dodatkowemu zapotrzebowaniu na tlen większego ciała.
Czy zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego owady nie mogą urosnąć tak duże jak słoń?
Ponieważ nie byliby w stanie uzyskać wystarczającej ilości tlenu. Powietrze wnika do tchawicy na zasadzie dyfuzji. Powietrze może podróżować tylko do długości 1 cm w tak małych rurkach. Dlatego owady nie mogą urosnąć większe niż kilka centymetrów. Powyżej tego rozmiaru dyfuzja tlenu do tkanek ciała staje się zbyt nieefektywna, aby owad mógł żyć. Gdyby owady miały stać się bardzo duże, musiałyby rozwinąć płuca, skrzela lub coś innego. Jednak tak się jeszcze nie stało.
Układ krążenia
Jak wszystkie stawonogi, owady mają otwarty układ krążenia, w przeciwieństwie do naszego zamkniętego układu krążenia. Podczas gdy nasza krew jest zamknięta w naczyniach krwionośnych, krew owadów zwana hemolimfą przepływa swobodnie po całym ciele. Nie mają żył ani tętnic. Wewnątrz ich egzoszkieletów znajduje się wypełniona płynem jama ciała, znana jako hemocoel . Wewnątrz tej jamy ciała znajdują się wszystkie narządy zawieszone w płynnej hemolimfie, która jest synonimem krwi organizmów wyższych.
Czy owady mają serca?
Tak, owady mają serca. Serce jest narządem, o którym wiadomo, że pompuje krew. W przeciwieństwie do ludzi mają nieco inną strukturę, która pompuje krew po całym ciele. Mają długi narząd podobny do serca, zwany „naczyniem grzbietowym” w jamie brzusznej, który pomaga krążyć hemolimfie w organizmie. Naczynie grzbietowe jest zawieszone w hemocoelu za pomocą więzadeł mięśniowych. Każda komora naczynia grzbietowego składa się z mięśni skrzydłowych , które kurczą się lub rozszerzają, kontrolując przepływ hemolimfy. Tymczasem przednia część naczynia grzbietowego bez przyczepionych mięśni nazywana jest aortą. Ściana serca owada ma różne perforacje zwane ostiami , które działają jako przejścia hemolimfy, aby wejść z hemocoelu. Ciśnienie hydrostatyczne wytwarzane przez skurcze mięśni pomaga przepychać hemolimfę z jednego miejsca do drugiego, pomagając jej przemieszczać się do głowy i klatki piersiowej.
Główną wadą egzoszkieletu jest to, że nie może się on rozszerzać wraz ze wzrostem. Aby rosnąć, egzoszkielet musi zostać zrzucony i uformowany nowy. Nowy będzie początkowo miękki, więc ciało może się rozszerzyć, zanim ten nowy stwardnieje. Organizm rośnie, aby wypełnić powstałą przestrzeń, zanim linienie stanie się ponownie konieczne.
Proces linienia nazywany jest „ecdysis”, a etap między kolejnymi linieniami nazywany jest „instar”. Po osiągnięciu dorosłości wzrost zatrzymuje się, a dorosły owad nie linieje ponownie. Oznacza to, że etapy poprzedzające dorosłość to te, w których następuje wzrost.
Istnieją dwa różne rodzaje cyklu życiowego owadów - niepełna metamorfoza i całkowita metamorfoza. Metamorfoza to proces biologiczny, który obejmuje nagłe i nagłe zmiany fizyczne w organizmie po urodzeniu.
Znany również jako hemimetabolizm, jest to widoczne u mniej rozwiniętych owadów. Cykl życiowy pokazuje tylko trzy etapy: JAJA - NIMFA - DOROŚLI
Te owady zaczynają się od jaj, które zwykle są bardzo małe. Kiedy jajo się wykluwa, z jaja wyłania się larwa lub nimfa. Nimfy to po prostu małe owady. Przez większość czasu nimfa wygląda podobnie do postaci dorosłej, ale jest mniejsza, może mieć inne ubarwienie i nie ma skrzydeł. Nimfa rośnie przez etapy zwane stadiami rozwojowymi, zrzucając skórę (naskórek) na każdym etapie (ekdyza). Skrzydła rozwijają się podczas stadiów nimfy jako pąki skrzydeł. Rosną one w każdym kolejnym stadium rozwojowym. Są w pełni ukształtowane podczas ostatniego wylinki w dorosłość. W końcu zmienia się w dorosłego osobnika ze skrzydłami. Dlatego skrzydła rozwijają się poza ciałem, a młode przypominają dorosłe osobniki, ale mają skrzydła rozwijające się na zewnątrz i przechodzą niewielkie zmiany między niedojrzałymi a dorosłymi, bez przechodzenia przez stadium poczwarki.
Niektóre nimfy owadów są wodne, co oznacza, że żyją w wodzie. Te nimfy zwykle mają skrzela i wyglądają zupełnie inaczej niż dorosłe osobniki, w które się zmienią. Nimfy żyjące w wodzie nazywane są najadami.
Ten cykl życiowy ma tę wadę, że zarówno nimfy, jak i dorosłe osobniki często mają to samo źródło pożywienia. Dlatego mogą bezpośrednio konkurować ze sobą o pożywienie. Zaletą jest to, że unika się wrażliwej fazy poczwarki (poczwarki).
Niektóre owady, które mają cykl życiowy dorosłej nimfy jajowej, to karaluchy, ważki i koniki polne.
Znany również jako holometabolizm, jest to widoczne u bardziej rozwiniętych owadów. Cykl życiowy przedstawia cztery etapy: JAJ - LARWA - poczwarka - DOROŚLI
Owady te zaczynają jako jaja, które są bardzo małe. Z jaja wykluwa się i wychodzi larwa. Larwa wygląda jak robak i jest w fazie wzrostu. Zjada, aby stać się znacznie większym. Na ogół bardzo różni się od dorosłego. Zwykle larwa i postać dorosła korzystają z różnych źródeł pożywienia. Dlatego nie konkurują bezpośrednio. Jest to wyraźna zaleta, ponieważ można karmić więcej osobników tego gatunku.
Gdy larwa dorośnie, zmienia się w poczwarkę. Poczwarka zwykle nie może się poruszać ani jeść. Jest to etap wewnętrznej reorganizacji. Na zewnątrz ciała nie ma widocznych oznak aktywności wewnątrz. Z tego powodu faza poczwarki nazywana jest fazą „spoczynku”. Jest to szczególny czas, kiedy owad zmienia się w dorosłego osobnika, który będzie wyglądał zupełnie inaczej niż larwa czy poczwarka. W fazie poczwarki narządy wewnętrzne ulegają rozkładowi, tworząc „zupę”. Ta „zupa” działa następnie jako pokarm dla rozwoju specjalnych pąków wzrostu. Tworzą one dorosłe ciało. Kiedy reorganizacja jest zakończona, dorosły jest gotowy do wyjścia. Kiedy warunki zewnętrzne są odpowiednie, następuje ostateczne wylinki i pojawia się dorosły owad. Poczwarki ćmy pozostają w kokonach. Kiedy kokon się otwiera, wychodzi z niego dorosły owad. Skrzydła rozwijają się wewnętrznie w fazie niedojrzałej, tuż przed wystąpieniem ostatecznego linienia.
Wszystkie motyle mają „całkowitą metamorfozę”. Aby wyrosnąć na dorosłego, przechodzą przez 4 etapy: jajo, larwa, poczwarka i postać dorosła. Każdy etap ma inny cel - na przykład gąsienice muszą dużo jeść, a dorośli muszą się rozmnażać.
Poniższa ilustracja przedstawia pełną metamorfozę motyla:
Inne owady wykazujące całkowitą metamorfozę to chrząszcze, pszczoły, osy, mrówki, ćmy i muchy.
Klasa Insecta jest podzielona na 2 podklasy, w szczególności Apterygota i Pterygota.
Apterygota - Są to owady, które nigdy nie miały skrzydeł w swojej ewolucyjnej historii. Podczas gdy niektóre inne owady, takie jak pchły, również nie mają skrzydeł, pochodzą one od skrzydlatych owadów, ale utraciły je w trakcie ewolucji. Przykłady: rybik cukrowy, firebrat, skaczący włosiak.
Pterygota - Są podklasą owadów, która obejmuje skrzydlate owady. Obejmuje również rzędy, które są wtórnie bezskrzydłe (to znaczy grupy owadów, których przodkowie mieli kiedyś skrzydła, ale utracili je w wyniku późniejszej ewolucji).
W ramach Pterygota podklasa jest podzielona na dwie dalsze dywizje w zależności od rodzaju metamorfozy wykazywanej przez owady w każdej grupie:
Królestwo - Zwierzęta
Gromada - stawonogi
Klasa - Insekta
Rozkazy - Poniżej znajduje się 9 rzędów owadów
1. Zakon Chrząszczy - Coleoptera
2. Zakon mantydów i karaluchów — Dictyoptera
3. Rząd muchówek prawdziwych — Diptera
4. Zakon Mayfly - Ephemeroptera
5. Zakon Motyli i Ćmy — Lepidoptera
6. Rząd mrówek, pszczół i os - błonkoskrzydłe
7. Zakon Ważki - Odonata
8. Grasshopper & Relative Order - Orthoptera
9. Zakon owadów patyczkowych i liściastych - Phasmida
Nadchodzi zima i nie widzimy bzyczących much, pająków tkających sieci ani mrówek szukających pożywienia. Czy zastanawiałeś się kiedyś, gdzie te wszystkie robale znikają zimą?
Będąc stworzeniami zmiennocieplnymi, owady są wrażliwe na niskie temperatury w zimie. Zimno nie tylko spowalnia je, czyniąc je łatwiejszymi zdobyczami dla głodnych ptaków, ale temperatury poniżej zera mogą zabić. Aby przetrwać zimowe miesiące, owady stosują różne strategie. Proces, w którym owad przechodzi sezon zimowy, nazywa się zimowaniem.
Migracja - Jednym ze sposobów uniknięcia zimna jest migracja do cieplejszego klimatu i powrót po zimie. Najlepszym przykładem jest motyl Monarch w Ameryce Północnej. Motyle Monarch co roku migrują na południe z Ameryki Północnej i zimują w Meksyku lub Kalifornii. Wiosną ponownie migrują.
Hibernacja – wiele gatunków owadów zapada w sen zimowy. Ale tylko dorosłe owady mogą hibernować. Niektóre zimujące owady zakopują się w glebie lub ściółce. Pomaga im to uniknąć nie tylko zimna, ale także chłodnych wiatrów i dziobów głodnych ptaków. Przykłady hibernujących robaków obejmują biedronki, karaluchy żyjące na wolnym powietrzu, niektóre gatunki os i chrząszczy. Pszczoły miodne również hibernują w swoich ulach zimą, tworząc skupiska wytwarzające ciepło, gdy temperatura spada.
Zimują na różnych etapach cyklu życiowego — W przypadku wielu owadów pewne etapy ich cyklu życiowego umożliwiają im zimowanie w zimnych miesiącach. Na przykład mogą zimować jako larwy, nimfy, poczwarki, a nawet jaja.
Zimujące jako larwy. Wiele owadów pomyślnie przechodzi zimę jako niedojrzałe larwy. Ochrona ciężkich pokryw ściółki lub podobnych schronień chroni gąsienicę niedźwiedzia włochatego, podczas gdy inne owady zastępują wodę w swoich ciałach gliceryną, rodzajem środka przeciw zamarzaniu. Niektóre pędraki po prostu zakopują się głębiej w glebie, aby uciec przed zimnem.
Zimujące jak nimfy. Niewiele owadów jest aktywnych zimą, ale nimfy ważek, jętek i widelnic żyją w wodach stawów i strumieni, często pod lodem. Żywią się aktywnie i rosną przez całą zimę, by wczesną wiosną wynurzyć się jako dorosłe osobniki.
Zimujące jak jaja. Mniejsza liczba owadów składa jaja, które przeżywają zimę. Najbardziej znanymi owadami w tej kategorii są modliszki i niszczycielskie robaki korzeniowe.
Zimujące jako poczwarki. Niektóre owady zimują w stadium poczwarki, a wiosną pojawiają się jako dorosłe owady. Ćmy z rodziny jedwabników, Saturniidae, można znaleźć przyczepione do gałęzi roślin jadalnych jako poczwarki zimą.
Tolerancja na zamrożenie
Niektóre owady mogą przetrwać tworzenie się lodu w swoich tkankach.
- Owady odporne na mróz to te, które mogą przetrwać w stanie stałym. Mogą kontrolować, gdzie w ich ciałach tworzą się kryształki lodu, tak aby kryształki lodu nie uszkadzały komórek i narządów. Kiedy robi się cieplej, kryształy topią się, a owad znów staje się aktywny. Jest to używane w naprawdę zimnych obszarach.
- Owady nietolerujące zamarzania to te, które używają specjalnych środków chemicznych zapobiegających zamarzaniu. Te chemikalia zapobiegające zamarzaniu współpracują z innymi składnikami płynów ustrojowych owadów, zapobiegając tworzeniu się lodu wewnątrz ciała. Występuje w chłodnym lub umiarkowanie zimnym klimacie.
Owady wykazują dwa rodzaje zachowań – wrodzone i wyuczone.
Wiele owadów wykazuje zachowania „społeczne” ( np. skupiska pokarmowe, opieka rodzicielska nad młodymi, wspólne miejsca lęgowe). Wszystkie termity, mrówki oraz różne pszczoły i osy to owady, które najlepiej wykazują zachowania społeczne. Eusociality to ekstremalna forma zachowania społecznego występująca u zaledwie kilku rodzajów owadów i charakteryzuje się następującymi cechami:
Owady mogą komunikować się na różne sposoby. Na przykład mrówki uwalniają hormony zwane „feromonami”, które są wyczuwane przez inne mrówki i na które reagują. Czy zauważyłeś, jak grupa mrówek idzie w linii prostej? Dzieje się tak, ponieważ pierwsza mrówka, która odkryje pożywienie, pozostawia ślad feromonu, który jest wyczuwany przez inne mrówki, które następnie podążają za nim, aby dotrzeć do pożywienia. Inną interesującą metodą komunikacji jest taniec pszczół miodnych. Kiedy pszczoła robotnica odkryje dobre źródło nektaru lub pyłku (zwróć uwagę na zarodniki pyłku pokrywające grzbiet tej pszczoły), wróci do ula, aby wykonać taniec machania, aby dać znać swoim współlokatorom, gdzie leży.
Zwykle ciepła pogoda sygnalizuje owadom, które powodują alergie na kłucie i gryzienie. Istnieje kilka innych błędów, które powodują reakcję alergiczną, taką jak astma, bez gryzienia lub kłucia.
Oto kilka różnych rodzajów owadów, które mogą powodować reakcję alergiczną:
1. Kłujące owady – kiedy cię żądlą, wstrzykują toksyczną substancję zwaną jadem. U niektórych osób jad ten może wywołać łagodną reakcję, która ustępuje w ciągu kilku godzin lub dni; u niektórych innych osób może to spowodować reakcję zagrażającą życiu. Przykłady obejmują osy, żółte kurtki, pszczoły i szerszenie.
2. Szkodniki domowe – Obejmuje to karaluchy i roztocza, które są odpowiedzialne za alergie i astmę. W przeciwieństwie do karaluchów, roztocza nie są widoczne gołym okiem.
3. Owady gryzące — najczęstszymi przykładami gryzących owadów są komary, pluskwy, pchły i muchy. Ukąszenia owadów mogą powodować ból, swędzenie, zaczerwienienie i niewielki obrzęk w okolicy ukąszenia. Ukąszenia owadów rzadko zagrażają życiu.
Oznaki reakcji alergicznej na owady
Normalną reakcją na użądlenie lub ukąszenie owada jest ból, zaczerwienienie, swędzenie i niewielki obrzęk w okolicy ukąszenia lub użądlenia. To ustępuje w ciągu kilku godzin lub dni. Niektóre owady, takie jak karaluchy lub roztocza, które nie kłują ani nie gryzą, powodują inny rodzaj reakcji alergicznej. Osoba może kaszleć, kichać lub swędzić oczy, usta, gardło, nos lub zatkany nos. Te objawy są podobne do zwykłego przeziębienia. W przypadku, gdy osoba ma astmę, może wywołać atak astmy.
U niektórych osób ukąszenia lub użądlenia owadów mogą wywołać zagrażającą życiu reakcję alergiczną (anafilaksję). Jeśli objawy te nie zostaną natychmiast leczone, może to doprowadzić do śmierci. Niektóre objawy zagrażającej życiu reakcji alergicznej to:
Osoba może reagować na jad owadów, powodując reakcję toksyczną. Objawy reakcji toksycznej są podobne do objawów reakcji alergicznej. Należą do nich nudności, gorączka, drgawki, zawroty głowy, omdlenia, wstrząs i śmierć.
Trujące owady
Rząd Hymenoptera obejmuje rodziny jadowitych owadów, znanych jako pszczoły miodne, trzmiele, osy, szerszenie, żółte kurtki i mrówki. Samice owadów mają jad zlokalizowany w tylnej części odwłoka. Ukąszenia i użądlenia z tej grupy mogą powodować reakcje alergiczne, a czasami szybką śmierć z powodu reakcji anafilaktycznych.
