-Circa un milione di specie- Successo evolutivo dovuto:1. alla comparsa dell’esoscheletro (capsula rigida che riveste il corpo)2. all’acquisizione della capacità di volare 3. metamorfosi4. adattabilità5. dimensioni
Regno: AnimalePhylum: ArtropodiClasse: Insetti
alghe 2%
altri animali20%
altri artropodi7%
Insetti 58%
piante vascolari15%
Predominanza degli insetti su tutti
Ma non tutteSpecie impollinatrici (bombi)
Specie sfruttate dall’uomo per la produzione del miele, per la seta (api e baco da seta)
Altre ancora vengono usati come antagonisti naturali in lotta biologica di diversi fitofagi
Pterigoti• Esopterigoti (eterometaboli)
Sono insetti le cui ali si formano da abbozzi esterni al corpo
Eterometaboli: cioè insetti a sviluppo diretto
(uovo-neanide-ninfa-adulto)
Ordini di interesse agrario:- Ortotteri (es. cavallette, grilli),- Tisanotteri (es. tripidi), - Rincoti (es. cimici, cicale, afidi,
cocciniglie).
• Endopterigoti (olometaboli)
Sono insetti le cui ali si formano internamente al corpo e fuoriescono solamente nella parte finale dello sviluppo
Olometaboli: cioè sviluppo indiretto (uovo-larva-pupa-adulto)
Ordini di interesse agrario: - Lepidotteri (farfalle), - Ditteri (mosche, zanzare),- Coleotteri (es. coccinelle, dorifora),- Imenotteri (es. vespe, api, bombi,
formiche).
• Principali caratteristiche che accomunano gli insetti agli altri artropodi sono:
1. Corpo suddiviso in segmenti o metameri,2. Appendici articolate,3. Tegumento (capsula rigida).
• Gli insetti si differenziano dagli altri artropodi per:
1. Corpo generalmente suddiviso tre in regioni (capo, torace e addome)
2. Presenza di tre paia di zampe3. Un paio di antenne4. Uno o due paia di ali
Morfologia degli Insetti
Esoscheletro o tegumento
Caratteristiche: pluristratificato
Cuticola
Epidermide
Membrana basale
Strato inerte
Strato vivente
CuticolaStrato inerte del tegumento.
È lo strato più spesso ed è costituita principalmente da varie sostanze di natura grassa e proteica, quali: chitina, resilina, cuticolina, ecc.
Tutte queste sostanze conferiscono al tegumento rigidità e allo stesso tempo ne permettono una certa flessibilità.
Oltre a questo la cuticola ha la funzione di sostegno (scheletro).
La chitinache conferisce al sistema forza ed elasticità.
Si tratta di un polisaccaride; Il monomero costituente è N – acetil-glucosammina
La chitina viene assemblata dall’enzima chitino-sintetasi.
Formulato commerciale a basedi diflubenzuron che interferiscecon la chitino-sintetasi inibendo la sua funzione.
Esistono degli insetticidi che interferiscono nel delicato processo di formazione della cuticola, alterando la funzionalità di enzimi come la chitino-sintetasi. Gli insetti, esposti a queste sostanze, che sono definite ICI (=inibitori di crescita degli insetti) e RCI (=regolatori di crescita degli insetti), soccombono a seguito della formazione di un tegumento malformato, privo di elasticità e di resistenza, che si fessura in vario modo.
Strato vivente del tegumento
Epidermide
Membrana basale
Strato unicellulare che secerne gran parte dei componenti della cuticola. Sistema di trasporto di queste sostanze sono i pori canaliche attraversano tutta l’endo- e l’esocuticola.
isola il tegumento dalla cavitàcorporea.
Proprietà e funzioni del tegumento
Protegge, isola e sostiene tessuti e organi.
Robustezza e spessore variabile
Elasticità: le membrane a minor spessore sono molto flessibili.
Decorazioni: rugosità, sculture a maglie, spine, etc.
Capsula articolata fatta di scleriti, suture e membrane
Le regioni del corpo
Il capo e la sua organizzazione
Capo rivolto in avanti di insetto predatore Capo rivolto in basso di insetto
fitofago
Rispetto all’asse longitudinale del corpo, il capo può essere variamente inclinato, formando un angolo di differente ampiezza
prognato ipognato
I casi più noti:capo di vespa
capo di carabide
Occhi composti e ocelli
• Ocelli: occhi a struttura molto semplice e non consentono la visione delle immagini, ma solo la percezione della differente intensità di luce.
• Occhi composti: hanno maggiori dimensioni rispetto ai precedenti e soprattutto in alcuni insetti occupano gran parte del corpo (es. libellule). Sono formati da vari ommatidi di forma esagonale (unità fotorecettrici).A sua volta ogni ommatidio è costituito da una corneola, da un cristallino, dalle cellule pigmentarie e da cellule nervose che costituiscono la retinula.
Gli occhi composti consentono la visione delle immagini.
Diversa visione delle immagini tra uomo e insetti
Diversa percezione dei colori
Nell'occhio umano , per esempio, sono presenti tre pigmenti sensibili ai tre colori fondamentali (rosso, verde e blu), che ci
consentono di apprezzare tutti i colori della parte dello spettro elettromagnetico che
chiamiamo "visibile".
Molti Insetti , invece, possiedono solamente due pigmenti: uno sensibile al verde e l'altro all'ultravioletto. Le api però possiedono tre
pigmenti, sensibili al giallo, al blu e all'ultravioletto; sono quindi cieche al rosso, ma
vedono l'ultravioletto, che per noi è invisibile.
Visione per sovrapposiz ione : g l iommatidi non sono separati da pigmenti el’immagine si realizza per un fenomenosommatorio dei diversi stimoli luminosiintercettati dall’occhio composto (tipicad e g l i i n s e t t i n o t t u r n i )
Due modi diversi di come possono vedere gli insetti
Visione per apposizione : i singoliommatidi, isolati l’uno dall’altro dapigmenti, danno una visione a mosaico( t i p i c a d e g l i i n s e t t i d i u r n i )
Antenne
Scapo + pedicello + flagello
Prendono origine da due fossette dette toruli
Sono sede di vari organi di senso:•Chemiorecettori – odori•Meccanorecettori – vibrazioni•Termorecettori – temperatura•Igrorecettori - umidità
Differenti tipi di antenna:a. filiformeb. moniliformec. clavatad. Serrulatae. flabellataf. pettinatag. genicolata-clavatah. piumosa
Antenne
Antenne flabellatedi maggiolino
Antenne bipettinatedi farfalla maschio
Sede di numerosi tipi di sensilli, soprattutto olfattivi
Elemento utile alla classificazione degli insetti che differiscono da specie a specie;
Le appendici boccali
Subiscono notevoli modificazioni a seconda degli adattamenti al cibo e possono trasformarsi molto nei vari gruppi, ed all’interno dello stesso gruppo possono differire tra stadio adulto e giovanile.
La struttura più semplice è quella dell’apparato boccale masticatoreche gli insetti hanno in comune con gli artropodi progenitori.
Apparato boccale masticatore
Pezzi costitutivi
Labbro superiore: chiude anteriormente la cavità boccaleUn paio di mandibole (sclerificate e dentellate): atte alla presa e ad una prima triturazione del ciboUn paio di mascelle che operano la vera masticazioneUn labbro inferiore che chiude inferiormente la cavità boccale
Evoluzione dell’apparato boccale
Per effetto delle specializzazioni alimentariquesto organo subisce frequenti trasformazioni.
Gli adattamenti
Pungente e succhiante Lambente e succhiante
Rincoti fitomizi Lepidotteri (adulti)Ditteri (zanzare) Imenotteri apoideiTisanotteri (tripidi) Ditteri (mosca domestica)
Caratterizzato per la presenza di questo rostro che accoglie le appendici boccali stilettiformi:Uno di suzione (canale alimentare) e l’altro di emissione salivari (canale salivare).Nutrizione liquida.Sono detti fitomizi.Trasmettitori di virus.
Apparato boccale Pungente Succhiante
Apparato boccale Lambente Succhiante (Imenotteri adulti)
Api e Bombi.
Permangono le mandibole, che però sono prive di dentellature e quindi non sono in grado di
provocare danni sui frutti.
Le mascelle e il labbro inferiore sono notevolmente allungati.
Questi assieme alla ligula si accostano al momento della
suzione formando un tubicino che penetra nel fiore.
labbro superiore
canale alimentare
ipofaringe
l. inferiore
Palpo mascellare
labello
Apparato boccale Lambente Succhiante (Ditteri muscidi)
Mosca domestica
Scompaiono le mandibole e,quasi completamente, anche lem a s c e l l e .L’apparato boccale r isul taquindi costituito principalmentedal labbro inferiore, che prendeil nome di proboscide , chetermine in due grossi lobi dettilabelli attraverso cui i liquidinutritizi salgono per capillarità.
labbro superiore
Palpo mascellare
canale alimentare
labbro superiore
Palpo mascellare
labellocanale alimentare
labbro superiore
Palpo mascellare
ipofaringe
labellocanale alimentare
labbro superiore
Palpo mascellare
Apparato boccale Succhiante (Lepidotteri adulti)
Farfalle (spiritromba)
È costituito quasi esclusivamente dalle mascelle che sono allungate a forma di grondaia; accostate
l’una all’altra costituiscono un lungo tubo detto spiritromba
che in posizione di riposo è avvolta a spirale e si trova
ventralmente al capo.
Il torace è suddiviso in tre segmenti: pro-, meso-, meta-torace; ciascuno di essi è diviso in: un’area dorsale detta noto, un’area ventrale
detta sterno, e due aree laterali dette pleure.Organizzazione per segmenti e aree
Il torace e le sue appendici
Le zampe
Adattamenti agli ambienti delle zampe:
cursorie – natatorie – prensili
raptatorie – saltatorie - fossorie
( coxa + trocantere + femore + tibia +tarso + pretarso )pretarso
pidocchio
Le ali e loro differenti forme
Emielitra : parzialmente sclerificata
Elitra: totalmente sclerificata
A. membranosa
Le ali sono ricche di nervature che conferiscono resistenzaalla lamina alare.
cavalletta coleottero
cimice
Tegmine: lievemente sclerificata su tutta la superficie
Le ali e loro differenti forme
Ali ricoperte di cera Ali ricoperte di squame
1 paio di ali membranose
elitre
coleottero
mosche
aleirodi piralide
Anatomia interna
• Gli insetti sono dotati di organi e sistemi che presiedono alle varie funzioni della vita vegetativa e riproduttiva.
1. Cerebro2. Ganglio ipocerebrale3. Corpo allatum4. Corpo faringeo5. Aorta6. Ganglio stomacale7. Ingluvie8. Ventriglio9. Valvola cardiaca10. Mesentero11. Emocele12. Ventricolite13. Cuore14. Ostiolo15. Retto
16. Ano17. Vagina18. Ganglio frontale19. Cingolo periesofageo20. Epifaringe21. Faringe22. Gnatocerebro23. Esofago24. Gangli ventrali25. Valvola pilorica26. Tubi malpighiani27. Proctodeo28. Ovariolo29. Ovario30. Spermateca
Gli insetti: il sistema nervosoIl sistema nervoso negli insetti è sviluppato (vita di relazione). L’unità strutturale del sistema nervoso è la cellula nervosa o neurone specializzata nella ricezione e trasmissione di impulsi. Il neurone è formato da:• corpo cellulare che contiene il nucleo e il citoplasma• dentriti che sono dei prolungamenti citoplasmatici (ramificazioni riceventi)• assone o neurite (ramificazione trasmittente).
Negli insetti si riconoscono 3 tipi di neuroni:• sensoriali (ricevono gli stimoli dall’ambiente esterno ed interno al corpo);• associativi (portano l’informazione da un neurone all’altro);• motori (trasmettono l’impulso ai muscoli).
Neurotrasmettitore è l’acetilcolina. È il composto chimico responsabile in molti organismi (tra cui l’uomo) della neurotrasmissione.
Trasmissione impulso nervoso
L'acetilcolina è un estere di acido acetico e colina
Il neurite di una cellula libera acetilcolina che stimola il dendrite della cellula seguente. Lo stimolo cessa per l’inattivazione di queste sostanze da parte dell’ enzima colinesterasiche scinde l’acetilcolina in acido acetico e in colina.La scoperta della colinesterasi ha permesso la creazione di insetticidiad azione anticolinesterasica (fosforganici, carbammati); questi insetticidi, bloccando l’enzima, determinano un accumulo di acetilcolina che provoca la morte dell’insetto.
Sistema nervoso
Il sistema nervosodegli insetti vienedistinto in:1. centrale2. viscerale3. periferico
1. Sistema nervoso centrale
Doppia catena di gangli disposti ventralmente (catena ventrale), collegati tra di loro.
Sono presenti masse gangliari tra segmenti continui. Nel capo i gangli sono 2, una sopraesofagea (cerebro) ed una sottoesofagea (gnatocerebro) unite dal cingolo periesofageo.
Il protocerebro è molto sviluppato e composto di 2 emisferi ciascuno conun lobo (LO) verso l’occhio composto. Innerva anche gli ocelli.
Il deutocerebro ha 2 lobi olfattivi (NA) che innervano le antenne.
Il tritocerebro , poco sviluppato innerva il labbro superiore (NL) ed ilclipeo. Da esso partono 2 nervi (NTr) che convergono nel ganglio frontale(GF) sotto la fronte dal quale parte il SNviscerale.
Il cerebro (C) o cervello o gangliosopraesofageo si compone di 3 parti:protocerebro (1),deutocerebro (2),tritocerebro (3)
1. Sistema nervoso centrale: cerebro
1. Sistema nervoso centrale: gnatocerebro
Il ganglio sottoesofageo (GSE) ognatocerebroè costituito dalle prime 3coppie gangliari ventrali fuse. Innerva l’apparato boccale, le ghiandolesalivari, ecc…
La catena gangliare ventraleèoriginariamente costituita di 3 (torace)più 11 (addome) coppie di gangli chepossono fondersi in un’unica massatoracica o addominale innerva le zampe, le ali, l’apparato genitale.
2. Sistema nervoso viscerale o simpaticoGestisce l’intestino i genitali, le trachee e gli stigmi.Fanno parte di questo sistema due corpi cardiaci e due corpi allati, importanti centri di produzione di ormoni regolatori della crescita e delle mute.
3. Sistema nervoso periferico
Collega il sistema nervoso centrale ai muscoli e agli organi di senso.È costituito dai neuroni sensoriali e da quelli motori. Il centro di ricezione degli stimoli è il sensillo(meccanorecettori, chemiorecettori, igrorecettori, termorecettori, fotorecettori).
Gli insetti: il sistema muscolare
• Muscoli splancnici o viscerali a fibra liscia (app. digerente, cuore ecc.);
• Muscoli scheletrici o somatici a fibra striata.
I muscoli degli insetti sono quasi tutti del tipo striato.Gli elementi strutturali sono lemiofibrille longitudinali.
La grande superficie interna dell’esoscheletro consente l’attacco di muscoli scheletriciin numero decisamente superiore di quelli che possono inserirsi sull’impalcatura scheletrica dei Vertebrati.Detti muscoli sono collegati a molti apodemi, fragmie furche, al tentorio o direttamente sulle superfici interne del tegumento.Gli organi interni sono rivestiti da muscolatura viscerale.
Gli insetti: il sistema digerente
È distinguibile in tre parti:1. Stomodeo(parte anteriore) – dall’apertura boccale alla valvola cardiaca;2. Mesentero(parte mediana) – dalla v. cardiaca alla v. pilorica;3. Proctodeo(parte posteriore) – dalla v. pilorica all’ano.
Sistema digerente1. Lo stomodeocomprende quattro parti:• faringe funzione di pompa aspirante;• esofago tubo di collegamento;• ingluvie funge da deposito temporaneo di cibo;• ventriglio svolge la funzione di triturazione del cibo.2. Il mesenterosvolge la funzione di tipo digestivo nel primo tratto e, assorbente
nell’ultimo tratto.3. Il proctodeoha una parete con struttura simile a quella dello stomodeo e comprende
tre parti: ileo, colon e retto. In molte specie di insetti il proctodeo ospita diversi microrganismi simbionti (batteri, funghi, ecc) che coadiuvano la digestione.
La fisiologia del sistema digerente è in dipendenza del tipo di alimentazione:• umifaga (humus)• micofaga (funghi)• entomofaga (insetti) (predatori, parassitoidi)• ematofaga (sangue vertebrati)• fitofaga (vegetali) (monofagia, oligofagia, polifagia)
• Rizofaga• Xilofaga• Fillofaga• Antofoga• Carpofaga
Fisiologia del Sistema digerente
Gli insetti: apparato respiratorioNegli artropodi si sono affermati svariati organi per gli scambi respiratori che devono assicurare la diffusione dei gas nonostante la presenza dell’esoscheletro.
Le specie di insetti acquatiche sono in genere provviste di tracheobranchie capaci di utilizzare l’ossigeno disciolto in acqua.
L’apparato respiratorio degli insetti è formato da una rete di tubuli, detta apparato tracheale, che trasporta l’ossigeno dall’esterno all’interno del corpo, raggiungendo ogni organo e tessuto.
L’apparato tracheale è costituito da:
•Stigmi aperture esterne delle trachee (pori);
•Trachee sono tubi che si diramano all’interno del corpo;
•Tracheole sono tubuli più sottili che si diramano dalle trachee;
•Sacchi aerei sono dilatazioni delle trachee che consentono la riserva di aria. Svolgono anche la funzione di regolatrice del volo, diminuendo il peso specifico dell’insetto.
Gli insetti: apparato circolatorioIl sistema circolatorio è di tipo aperto, in esso scorre l’emolinfa (sangue), spinta da una struttura specializzata, il cuore.
L’emolinfa si allontana dal cuore all’interno di vasi centrifughi abbastanza brevi per raggiungere cavità chiamate seni e ritorna al cuore tramite pori forniti di valvole.
Il complesso di seni si chiama emocele: è un sistema cavitario che non rappresenta una sezione del celoma.
L’emolinfa è formata da una fase liquida, il plasma, e una fase corpuscolare, gli emociti. Il plasma è vischioso e trasparente, con una colorazione in genere giallo-verdastra.
Gli insetti: apparato escretore
È costituito dall’insieme di organi che presiedono all’eliminazione delle sostanze di rifiuto originate dal metabolismo.
Gli organi che costituiscono questo complesso sono di varia natura e possono essere localizzati (tubi malpighiani ) oppure diffusi in tutti il corpo (nefrociti, cellule uriche).
La funzione di organo escretore suppletivo può essere svolta anche dal tegumento con l’eliminazione di cataboliti durante la fase della muta.
tubi malpighiani
Gli insetti: apparato riproduttoreL’apparato riproduttore è posto nell’addome.
Gli insetti hanno normalmente sessi separati (gonocorismo); raro è l’ermafroditismo (es. cocciniglia Icerya phurcasi). Negli insetti ermafroditi le gonadi producono gameti sia maschili che femminili, che si autofecondano; il maschio compare saltuariamente e feconda l’individuo ermafrodita.
Gli organi della riproduzione sono costituiti dalle seguenti parti:
• due gonadi(testicoli nel maschio e ovari nelle femmine che producono i gameti)
• gonodotti pari (convogliano i gameti prodotti dalle gonadi)
• gonodotto impari (che comunica con l’esterno)
• genitali esterni (organo copulatore nel maschio e ovopositore nella femmina)
• agli organi descritti se ne aggiungono altri chiamati organi accessoriche coadiuvano la funzionalità dell’apparato riproduttore.
Gli insetti
Riproduzione:
• Anfigonia: è la riproduzione che avviene mediante la fecondazione della cellula uovo da parte dello spermatozoo. Entrambi i sessi pertanto partecipano nell’ottenimento della generazione finale.
• Partenogenesi:è il tipo di riproduzione in cui la cellula uovo si sviluppa senza essere stata fecondata dallo spermatozoo. In seguito alla partenogenesi possono originarsi solo maschi (arrenotoca) o solo femmine (telitoca) o entrambi (deuterotoca).
Gli insetti possono essere:
• ovipari : depongono le uova
• ovovivipari : cioè depongono le uova con l’embrione in avanzato stadio di sviluppo
• vivipari : partoriscono individui più o meno sviluppati.
Generalmente le uova vengono deposte singolarmente o riunite in gruppi di diversa forma (ooteche). crisopa
coccinellecoccinellemantide religiosa
Negli insetti l’accrescimento si svolge in modo continuo (accrescimento in peso) e discontinuo (accrescimento in lunghezza) in conseguenza della presenza dell’esoscheletro.
Il cambio di cuticola ha luogo attraverso meccanismi fisiologici e morfologici che culminano nell’allontanamento della vecchia cuticola (esuvia) nel momento in cui avviene la muta.
Gli insetti
Sviluppo e metamorfosi:
Approssimandosi il periodo in cui avviene questa sostituzione (periodo critico) l’individuo cessa di nutrirsi, le cellule dell’epidermide aumentano di volume. Le ghiandole della muta secernono il liquido esuviale che dissolvono buona parte della vecchia cuticola. Questo materiale viene utilizzato per produrre la nuova cuticola (dall’esterno verso l’interno: epi eso ed endo).Tra il momento in cui avviene il distacco della vecchia cuticola dall’epidermide (apolisi) e il momento della fuoriuscita dell’individuo dall’esuvia (ecdisi) può passare del tempo detto fase farata. Il periodo di vita che intercorre fra due mute viene definito età o stadio.
Metamorfosi: trasformazioni (anatomiche-fisiologiche) che gli insetti subiscono nel corso delle mute fino a divenire adulti.Adulto (o Immagine): stadio di sviluppo degli insetti potenzialmente capace di riprodursi dotato di ali completamente formate.La metamorfosi (trasformazione) può essere poco rilevabile (m. incompleta) o profonda (completa). Nel primo caso lo stadio di adulto viene raggiunto attraverso stadi giovanili (neanidi) che già dalla nascita presentano molti dei caratteri del futuro adulto. Nella m. completa dall’uovo fuoriesce un piccolo essere (larva) molto diverso dallo stadio immaginale.La metamorfosi negli insetti viene classificata in base alla presenza delle ali nell’adulto.Negli insetti Apterigoti o atteri primitivi vi è una m. ridotta (ametabolia) o solo viene aggiunto un segmento addominale (anametabolia).Gli Pterigoti o insetti alati presentano invece una m. incompleta (eterometabolia) o completa (olometabolia).Gli eterometaboli sono definiti anche esopterigoti, gli olometaboli endopterigoti.
Gli insetti
Sviluppo e metamorfosi:
• Protopode (ciclopiformi): capo grosso, torace piccolo, addome talora assente. Possono vivere solo da endoparassiti.• Oligopode: (campodeiformi) sono munite di zampe toraciche. Possono inoltre essere: platiformi, elateriformi, scarabeiformi.• Polipode: (eruciformi) sono munite di zampe toraciche e di un numero vario di pseudozampe addominali.• Apode: (vermiformi) sono privi di zampe. Si distinguono in eucefale, microcefale, criptocefale.
Gli insetti
Sviluppo post-embrionale: larve
Larve polipode : (a) Lepidoptera:Sphingidae; (b) Lepidoptera: Geometridae; (c) Hymenoptera: I Diprionidae.Larve oligopode : (d) Neuroptera: Osmylidae; (e) I Coleoptera: Carabidae; (f) Coleoptera: Scarabaeidae.Larve apode : (g) Coleoptera: Scolytidae; (h) Diptera: Calliphoridae; (i) Hymenoptera: Vespidae
Gli insetti
Sviluppo post-embrionale: pupe
• Dectiche: munite di mandibole attive.• Adectiche: immobili• Exarate: munite di appendici libere e distaccabili.• Obtecte: appendici incollate al corpo da un'unica cuticola.La pupa nei lepidotteri viene denominata Crisalide.
• Anoiche:scoperte prive di protezione.• Evoiche: protette entro bozzoli.In alcuni ditteri le pupe sono incluse in pupari , strutture derivanti dalla cuticola dell’ultima età larvale.