Oceń 1 gwiazdka2 gwiazdki3 gwiazdki4 gwiazdki5 gwiazdek [4]
Loading...
Kategorie: Encyklopedia, Owady – Encyklopedia

Insecta – owady

Owady (Insecta)

Najliczniejsza gromada w obrębie typu stawonogów (Arthropoda). Ten ogromny, bo liczący sobie blisko milion opisanych gatunków takson, obejmuje zwierzęta o dość typowej budowie.

Szkielet zewnętrzny

Owady, podobnie jak pozostałe stawonogi, posiadają wielowarstwowy szkielet zewnętrzny, nadający kształt ich ciału, stanowiący miejsce przytwierdzenia mięśni, zabezpieczający je przed utratą wody. Niekorzystny stosunek jego masy do objętości owada powoduje, że zwierzęta te nie osiągają pokaźnych rozmiarów (np. w porównaniu z morskimi skorupiakami). Stratę tę rekompensują jego niezwykłe możliwości, pozwalające owadom opanowywać wszelkie dostępne środowiska. Szkielet zewnętrzny owadów tworzy szereg warstw o złożonej budowie. Podstawową warstwę tworzy hypoderma, zwana też naskórkiem (nie do końca prawidłowo, gdyż nie leży na skórze właściwej). Jest to żywa tkanka, zbudowana z jednej warstwy sześciennych komórek. Pod hypodermą znajduje się błona podstawna, nad nią zaś charakterystyczny dla owadów oskórek (cuticula). Kutikula jest warstwą odpowiedzialną za wszystkie najważniejsze właściwości szkieletu owadów. Podstawowym związkiem wchodzącym w jej skład jest chityna, związek azotowy (np. acetyloglikozamina), tworzący złożone włókna.

Kutikula dzieli się na trzy podstawowe warstwy:

  • endokutikula – najgrubsza warstwa, przezroczysta, o złożonej strukturze (blaszki i przeplatające się włókna). Przez warstwę przechodzą mikroskopijne kanały, jest ich czasem kilkanaście tysięcy na mm2. Ich funkcja nie jest jeszcze dokładnie poznana.
  • egzokutikula – jest to warstwa najtwardsza, inkrustowana polimerycznymi węglowodanami (pentozany, heksozany), w tej warstwie zlokalizowane są też pigmenty. W elementach szkieletu owadów charakteryzujących się dużą giętkością warstwa ta jest bardzo cienka lub jej brak.
  • epikutikula – jest najbardziej zewnętrzną i najcieńszą warstwą (czasem jej grubość nie przekracza jednego mikrona), jest pozbawiona chityny, w jej skład wchodzą głównie lipidy i woski.

Szkielet uformowany jest w formie płytek, tzw. sklerytów. Skleryty połączone są ze sobą znacznie delikatniejszą błoną. Ich powierzchnia może być ukształtowana różnorodnie i pokryta różnymi tworami, np. łuseczkami lub włoskami. Owady należą do najbarwniejszych zwierząt świata. Potrafią przybierać pełną gamę kolorów, a wszystko to dzięki kutkuli, w której mogą zawarte być barwniki lub jeśli posiada odpowiednią strukturę. W pierwszym przypadku mówimy o barwie chemicznej (pigmentowej). Ten typ ubarwienia posiada większość owadów i związany jest głównie z oskórkiem.

Można wyróżnić barwy:

  • naskórkowe (hypodermalne) – bardzo nietrwałe i szybko znikające po śmierci (np. u ważek)
  • podnaskórkowe (subhypodermalne) – głównie u owadów o przezroczystych (za barwę odpowiadają trzewia, np. larwy muchówek)
  • nadoskórkowe (suprakutikularne) – w postaci nalotu na wierzchu ciała Barwnikami chemicznymi są przeważnie melaniny (kolory od czarnego, przez brunatny, żółty do czerwonego), barwniki purynowe (białe, żółte, pomarańczowe), chlorofilowe (zieleń), hemoglobiny (czerwień) i barwniki pobierane z pokarmem.

Barwy strukturalne związane są ze specyficzną budową oskórka, który zawiera pęcherzyki powietrza lub inne twory powodujące interferencję i dyfrakcję światła słonecznego. W ten sposób powstają opalizujące odcienie (czerwieni, zieleni, błękitu i żółci).

Tagmy

Ciało owadów podzielone jest na trzy odcinki (tagmy) – głowę (caput), tułów (thorax) i odwłok (abdomen).

Głowa, aparaty gębowe i czułki, oczy

Głowa owadów, zbudowana z sześciu pierwotnych segmentów, zrośniętych w puszkę głowową, z dodatkowymi przydatkami. Tu mieści się większość narządów zmysłów owadów, aparat gębowy i najważniejsze elementy układu nerwowego. Jest różnie wykształcona u różnych grup owadów. W większości przypadków jest najmniejszym odcinkiem ciała (wyjątek stanowią niektóre mrówki i termity), a u larw niektórych muchówek praktycznie zanika.

Aparat gębowy podlega znacznym przekształceniom. Związane jest to z różnym typem pobieranego przez insekty pokarmu, od stałego po płynny. Najbardziej pierwotnym i najprostszym w budowie, jest typ gryzący (ortopteroidalny). Składa się z dwóch nieparzystych części: wargi górnej (labrum) i podgębia (hypopharynx); oraz trzech parzystych narządów: żuwaczki (mandibulae), żuchwy (maxillae) i wargi dolnej (labium).
Warga górna ma najczęściej formę płaskiej płytki, leżącej pod nadustkiem. Przykrywa od góry otwór gębowy.
Żuwaczki mają dość prostą i zwartą budowę. Są silnie umięśnione i odgrywają podstawową rolę przy cięciu i rozszarpywaniu pokarmu. Mają najczęściej trójkątny kształt, ich wewnętrzna powierzchnia uzbrojona jest w zęby. U większości owadów są silnie wysycone metalami np. manganem i cynkiem.

Żuchwy mają znacznie bardziej złożoną budowę. W ich skład wchodzą człony, tworzące podstawę: kotwiczka (cardo) i pieniek (stipes). Od nich odchodzą żuwki zewnętrzne (galea) i wewnętrzne (lacinia) oraz członowane głaszczki żuchwowe (palpus maxillaris).

Warga dolna swoją budową przypomina żuchwę. U prymitywnych stawonogów występuje w postaci parzystych elementów, u owadów jest zrośnięta. Najbliżej ciała znajduje się zabródek (postmentum), dzielący się na bródkę (mentum) i podbródek (submentum). Przed zabródkiem leży przedbródek (praementum). Od niego odchodzą głaszczki wargowe (palpi labiae) oraz przyjęzyczki (paraglossae) i języczki (glossae). Elementy te są odpowiednikami żuwek.

Wraz ze specjalizowaniem się do pobierania różnych źródeł pokarmu, dużym przekształceniom ulegały aparaty gębowe.

  • Modyfikacjami aparatu gryzącego są: kłująco – gryzący u mrówkolwa (Myrmeleon formicarius) z przekształconymi żuchwami, chwytny ważek (maska) ze zmodyfikowanymi przedbródkiem i zabródkiem.
  • Aparat gębowy błonkówek. Bardzo zmienny w obrębie tej grupy. Najlepiej rozwinięty jest gryząco-liżący u pszczoły miodnej (Apis mellifera). Tworzą go wolne żuwaczki i ryjek, zbudowany z wydłużonych żuchw i wargi dolnej.
  • Aparat lepidopteroidalny (ssawka) – spotykany jest u dorosłych motyli (Lepidoptera) (gąsienice mają aparat gryzący). Podstawową zmianą w stosunku do wyjściowego typu budowy jest wytworzenie rynienki z żuchwy zewnętrznej. Praktycznie wszystkie pozostałe elementy (oprócz żuchw i głaszczków wargowych) ulegają silnej lub całkowitej redukcji. Taka budowa umożliwia wysysanie płynnego nektaru z kwiatów i innych substancji płynnych. Specyficzne aparaty ssące mają również chruściki (Trichoptera) i niektóre chrząszcze (Coleoptera).
  • Aparat dipteroidalny (ryjek) – spotykany u muchówek (Diptera) i wojsiłek (Mecoptera), podobne aparaty gębowe posiadają pchły (Siphonaptera) i pluskwiaki (Hemiptera). Podstawowe elementy to wydłużony nadustek kryjący ryjek od góry, rozwinięte podgębie od dołu. Boki ryjka tworzą mięśnie, często wzmacniane są dodatkowymi chitynowymi wyrostkami z przekształconych pozostałych elementów aparatu. Taka konstrukcja umożliwia wytworzenie zamkniętej rurki, którą pokarm płynny jest wysysany za pomocą silnych mięśni gardzieli i samej rurki. Różne grupy muchówek posiadają aparaty gębowe odbiegające od ogólnego modelu. Takim organem jest aparat muskoidalny (liżący) z tarczką oralną powstałą z labellum, odpowiednika głaszczka wargowego, osadzonej na rurce pokarmowej (haustellum). Spotyka się go m. in. u muchowatych (Muscidae) i bzygowartch (Syrphidae). Innym modelem jest aparat glossinoidalny (świdrujący). W tym przypadku labellum nie tworzy tarczki oralnej, a mocny ryjek służący do penetrowania powłok innych zwierząt. Posiadają go niektóre Muscidae jak tse-tse (Glossina palpalis), bolimuszka (Stomoxys calcitrans).

U owadów występuje tylko jedna para czułków (antennae). W najprostszym typie budowy składa się on z trzech podstawowych części: trzonka (scapus), nóżki (pedicellum) i wici (flagellum). Trzonek osadzony jest w głowie owada za pomocą jamki stawowej. Bezpośrednio do trzonka przyczepione są mięśnie odpowiedzialne za ruch czułka. W nóżce znajdują się najczęściej narządy zmysłów. Za ruch nóżki odpowiadają mięśnie biegnące wzdłuż tego elementu i przyczepione do jego trzonu i podstawy. Wić jest elementem pozbawionym mięśni, za jej ruch odpowiedzialne jest pedicellum. Najczęściej składa się z wielu członów, które mogą być do siebie podobne lub ulegać znacznym przekształceniom. Na wici również znajdują się narządy zmysłów.

W zależności budowy można wyróżnić czułki: szczeciniaste (a), nitkowate (b), paciorkowate (c), piłkowate (d), grzebieniaste (e), pierzaste (f), buławkowate (g), kolankowato załamane (h), maczugowate (i), blaszkowate (j).

Czułki u różnych grup owadów mogą przybierać różne rozmiary, często ich budową różnią się samce i samice tego samego gatunku. W przypadku niektórych taksonów (pasikonikowate Tettigonidae, kózkowate Cerambycidae) potrafią znacznie przekraczać długość ciała owada. U innych grup potrafią częściowo zanikać (ważki Odonata, muchówki Diptera). Podstawową rolą czułków jest odbieranie wrażeń węchowych i dotykowych. Ich precyzję doskonale ukazują niektóre przykłady. I tak np. komar Aedes wykrywa zmianę stężenia dwutlenku węgla rzędu 0,03%, karaczany wyczuwają zmiany temperatury nawet o 0,06°C, a samce niektórych ciem są w stanie znaleźć samicę z odległości 11 km. Czułki spełniają też często bardzo specyficzne role. U kałużnic (Hydrous) służą pobieraniu powietrza, u larw Hydrophilus przytrzymywaniu pokarmu, u Notonecta są narządem równowagi, u niektórych samców nartników (Rheumatobates) pomagają przytrzymywać samicę podczas kopulacji.

Tułów, odnóża i skrzydła

Tułów jest odcinkiem owada z którym związane są części ciała odpowiedzialne za ruch: nogi (pedes) i skrzydła (alae). Łączy się z głową za pomocą szyi (cervix), błoniastego i dość elastycznego pierścienia, umożliwiającego pewną swobodę ruchów głowy względem tułowia. Często szyja przykryta jest przedpleczem (pronotum). Sam tułów zbudowany jest z trzech segmentów: przedtułowia (prothorax), śródtułowia (mesothorax) i zatułowia (metathorax). Z każdym z nich związana jest para odnóży, a na dwóch ostatnich występują najczęściej skrzydła. Segmenty mogą być połączone ze sobą w różny sposób i w niektórych przypadkach charakteryzują się dużą ruchliwością. W ich budowie zaznaczają się wyraźne struktury, płytki zwane sklerytami. Górną część tworzy tergit (tergum), spód tworzy sternit (sternum), boki tworzą pleuryty (pleurae). Na granicy pleurytu i tergitu rozwijają się skrzydła, a na granicy pleurytu i sternitu odnóża.

Właściwe odnóża występują u owadów tylko na tułowiu i w liczbie trzech par. Odnóże zakotwiczone jest w stawie za pomocą meronu i podstawy biodra. Dalej znajduje się biodro (coxa), udo (femur), łączące się z biodrem krętarzem (trochanter) i udo-krętarzem (trochantero-femur). Kolejną częścią jest goleń (tibia) i stopa (tarsus), składająca się z szeregu członów. Na jej końcu występują pazurki i przylgi ułatwiające poruszanie się po gładkich i chropowatych powierzchniach.

Odnóża, w zależności od trybu życia owada, mogą ulegać różnorodnym przekształceniom.

Wyróżniamy szereg typów odnóży:

  • kroczne – praktycznie wszystkie Insecta
  • czepne – wszy (Phthiraptera)
  • skoczne – prostoskrzydłe (Orthoptera), pchły (Siphonaptera), część pluskwiaków (Hemiptera), chrząszczy (Coleoptera)
  • pływne – część chrząszczy i pluskwiaków
  • chwytne – modliszki (Mantodea), część pluskwiaków
  • grzebne – część chrząszcy, prostoskrzydłych i pluskwiaków
  • „zbiorcze” z koszyczkami – pszczołowate (Apidae)

Podstawową rolą odnóży jest lokomocja. Modyfikacje w ich budowie umożliwiają przemieszczanie się w różnych środowiskach i na bardzo różnorodne sposoby. Dodatkowe funkcje nóg to m. in. czyszczenie ciała, chwytanie ofiar, pomoc podczas kopulacji, wydawanie dźwięków lub ich wychwytywanie

Skrzydła są częścią ciała, która umożliwiła owadom szeroką dyspersję i opanowanie praktycznie wszystkich kontynentów i środowisk. Ich pochodzenie nadal jest dyskutowane. Wg. jednej z teorii, wywodzą się z wyrostków paranotalnych (wychodzących z tergitów), wg. innej są to przekształcone skrzelotchawki. Samo pojawienie się mechanizmu lotu nie jest całkowicie jasne. Pierwsze próby mogły być lotami ślizgowymi (np. z drzew w ucieczce przed drapieżnikiem). Z czasem następował rozrost skrzydeł i wzrost długości lotu, aż do całkowicie swobodnego unoszenia się w powietrzu. Inna teoria zakłada powstanie lotu u owadów poruszających się po powierzchni wody i wykorzystujących skrzydła jak żagle deski windsurfingowej. Jakkolwiek powstały, dają owadom niezwykłe możliwości i pozwoliły opanować powietrze na długo przed kręgowcami.
Skrzydła zamocowane są stawowo na tułowiu. W wiązaniu biorą udział wyrostki tergitu, wyrostki pleuralne i płytki bazalne śródtułowia i zatułowia. Do skrzydeł wnikają tchawki i włókna nerwowe. W początkowym etapie rozprostowywania skrzydła, po ostatecznym linieniu, bierze też udział hemolimfa. Wypełnia i „rozdyma” skrzydła, aż do ich całkowitego wykształcenia.

Różne grupy owadów posiadają różną ilość skrzydeł i charakteryzuje je zróżnicowana budowa. Błonkówki (Hymenoptera) posiadają dwie pary skrzydeł, sczepione ze sobą specjalnym systemem haczyków. Motyle (Lepidoptera) również posiadają dwie pary skrzydeł, jednak są one pokryte łuskami. Na podstawie sposobu ich zaczepu: za pomocą jarzemka – jugum lub szczecinek z węzidełkiem – frenulum, motyle dzielono na grupy Jugatae i Frenatae. Chrząszcze posiadają drugą parę skrzydeł błoniastą. Pierwsza, silnie stwardniała, pełni funkcję pokryw. U pluskwiaków i skorków (Dermaptera) pierwsza para jest skórzasta. Muchówki posiadają tylko jedną parę skrzydeł. Druga uległa przekształceniu w przezmianki, organy stymulujące i stabilizujące lot. Pchły, wszy i wielu przedstawicieli innych taksonów nie posiada skrzydeł. Ich zanik może czasem dotyczyć jednej płci w obrębie gatunku (np. niektóre motyle i chrząszcze). Mechanizm lotu, praca mięśni i osiągnięcia owadów jako lotników są przedstawione w działach anatomia i ekologia.

Odwłok i przydatki odwłokowe

Odwłok pozbawiony jest odnóży, a wyjątkami od tej reguły są przysadki lokomotoryczne (np. posuwki u gąsienic) i przysadki płciowe (cerci). Mieści się w nim większość trzewi owadów, przetchlinki, substancje zapasowe, stanowi więc wiele różnorodnych funkcji. Odwłok jest najczęściej prosty w budowie, składa się z 3 – 11 segmentów, które od góry przykrywają tergity, a od dołu sternity. Między tymi płytkami znajduje się błona lateralna. U niektórych owadów (szarańczaki – Acrididae), segmenty są połączone ze sobą tak luźno, że ich odwłok przy rozciąganiu może zwiększyć swoją długość czterokrotnie.

Występujące na odwłoku przydatki mogą mieć formę czuciowych wyrostków rylcowych (np. świerszczowate Gryllidae, turkuciowate Gryllotalpidae), cęgów służących obronie (np. skorki Dermaptera), skrzelotchawek (np. larwy ważek równoskrzydłych Zygoptera), pokładełka (np. błonkówki, prostoskrzydłe). Przydatki budują też u większości owadów aparaty kopulacyjne, zarówno samców jak i samic.

Linienie owadów

Ponieważ oskórek jest martwy, nie rośnie wraz z owadem. Powoduje to, że co jakiś czas musi być zrzucany, a sam owad wzrasta skokowo. Proces ten nazywany jest linieniem, a sam zrzucony oskórek – wylinką (exuvium). Jest to złożony proces, kontrolowany przez szereg hormonów. Z czysto mechanicznego punktu widzenia przebiega najczęściej tak, że wpierw następuje pękanie starego szkieletu w części grzbietowej. W następnej kolejności owad pompuje hemolimfę do przednich partii ciała zwężając odwłok lub przepompowuje ją grawitacyjnie (np. zwisając głową w dół). Owad wyślizguje się z wylinki (m. in. dzięki pracy specjalnych gruczołów) i jeśli jest to imago (postać dojrzała) na koniec pompuje skrzydła. Przez najbliższe kilka-kilkanaście godzin owad jest bardzo miękki i podatny na uszkodzenia. Pozostaje więc w ukryciu do momentu gdy nowa powłoka stwardnieje. Sama wylinka zostaje najczęściej zjedzona, strawiona podczas samego linienia lub porzucona.

Aparaty dźwiękowe

Owady należą do zwierząt wydających dźwięki. Potrafią dokonywać tego przy pomocy szeregu urządzeń takich jak:

  • powierzchnie trące – na głowie i przedpleczu oraz na innych częściach ciała np. u chrząszczy kózkowatych (Cerambycidae), u grabarzy (Nicrophorus) i mrówek Myrmica
  • skrzydła – pocierane o siebie np. świerszcze (Gryllidae) i pasikoniki (Tettigonidae), szybkie ruchy skrzydeł w powietrzu np. muchówki (Diptera), błonkówki (Hymenoptera)
  • powietrze wypuszczane z otworów ciała – np. tchawki u niektórych karaczanów, jelito u niektórych motyli
  • ruch całego ciała – stukanie ciałem o boki korytarza np. chrząszcze kołatki (Anobiidae)
  • specjalny aparat – posiadany przez samce cykad (Cicada) wewnątrz ciała, pozwalający im na emitowanie dźwięku o sile ponad 100 decybeli

Układ mięśniowy

Umięśnienie owadów (blisko 2000 mięśni) tworzą praktycznie tylko mięśnie poprzecznie prążkowane. Mięśnie gładkie znajdują się tylko w niektórych narządach np. w sercu, jelicie i w narządach płciowych. Swoją budową niewiele odbiegają od budowy podobnej tkanki ssaków. Pojedyncze włókna są powiązane w wiązki, szereg wiązek tworzy mięśnie. Cechą charakterystyczną włókien jest ich ogromna kurczliwość i możliwość długotrwałej, nieprzerwanej pracy. W przypadku niektórych organów (np. skrzydeł) ilość skurczów na sekundę może przekraczać 100. Na tak wysoką sprawność mają wpływ: dostępność tlenu, dostarczanego przez tchawki i rezilina, bardzo elastyczne białko wchodzące w skład połączeń stawowych. Niektóre mięśnie potrafią znajdować się w stanie permanentnego skurczu przez okres kilkunastu godzin. Są to tzw. mięśnie toniczne i np. usztywniają ciała gąsienic, pozwalają straszykom na stan bezruchu (katalepsji).

Gruczoły

Owady wytwarzają szereg gruczołów, otwierających się na zewnątrz. Mają one zróżnicowaną budowę i szereg funkcji:

  • gruczoły wonne – spotykane np. u pluskwiaków. Prawdopodobnie ich wydzielina ma znaczenie w wydzielaniu substancji sprzyjających agregacji. U innych taksonów mogą mieć znaczenie przy wydzielaniu związków o charakterze feromonów.
  • gruczoły obronne – wydzielane są przez nie trucizny lub inne związki o charakterze obronnym. Pływaki z rodzaju Dytiscus są wstanie wydzielinami gruczołów zabić średniej wielkości ryby, strzel (Brachinus crepitans) wytwarza mieszaninę substancji o właściwościach wybuchowych.
  • gruczoły woskowe, żywiczne i smarowe mają szereg specyficznych funkcji i spotykane są u różnych gatunków.
  • gruczoły przędne – służą wytwarzaniu nici, z niej motyle (Lepidoptera) budują kokony, szereg mrówek swoje gniazda.
  • gruczoły allotroficzne – służą karmieniu innych osobników swojego lub obcego gatunku. Spotykane są np. u karaczanów, błonkówek społecznych i myrmekofili (owadów towarzyszących mrówkom).

Układ pokarmowy

Generalnie, w swojej budowie, niewiele odbiega od klasycznego schematu. Rozpoczyna się aparatem i otworem gębowym. Kolejnym odcinkiem jest gardziel (pharynx), umięśniona rurka pozwalająca zasysać płynny i przełykać stały pokarm. Dzięki obecności szczecinek wewnątrz światła gardzieli, kęsy pokarmu nie cofają się. Kolejne odcinki to przełyk i wole. Obydwa organy są silnie umięśnione. Do przełyku uchodzą gruczoły ślinowe, zaś w wolu, o znacznie większej średnicy niż poprzednie elementy układu, rozpoczyna się trawienie tłuszczy. U pszczół (Apidae) w tym miejscu wytwarzany jest miód.
Kolejnym etapem jest przedżołądek (proventriculus), zwany też żołądkiem mięśniowym. Charakteryzuje się silnie rozwiniętą wyściółką mięśniową i ścianami przesyconymi chityną (mogą się w nim również znajdować chitynowe blaszki). Całość służy rozdrabnianiu zawartości żołądka. Tylna jego część funkcjonuje jak zwieracz i reguluje przesuwanie się pokarmu.
Właściwą, endodermalną część układu pokarmowego, tworzy jelito środkowe (mesenteron). Pozbawione jest chitynowych elementów i to tu odbywają się najważniejsze procesy trawienia i wchłaniania. U różnych grup owadów może podlegać pewnym modyfikacjom, zarówno pod względem budowy jak i funkcji (np. u much Musca i Calliphora jest np. spiralnie zwinięte). W jelicie znajdują się liczne fałdy i wyrostki zwiększające jego czynną powierzchnię. Powstaje tu szereg enzymów. Należą do trzech podstawowych grup, służących katabolizmowi różnych związków:

  • proteazy – pepsynowe i trypsynowe, rozkładające białka
  • karbohydrazy – rozkładające węglowodany
  • lipazy – rozkładające tłuszcze

Skład enzymów może zmieniać się wraz z rozwojem owada i zmienianiem przez niego pobieranego pokarmu (np. roślinożerne gąsienice i odżywiające się nektarem motyle).

Ostatni odcinek to jelito tylne (proctodeum). Na odcinku pylorycznym, uchodzą do niego cewki Malpighiego (opisane dokładniej w punkcie dotyczącym układu wydalniczego). Dalej leży jelito cienkie (ileum) i jelito proste kończące się odbytem (anus).

Niektóre owady mogą trawić pokarm, lub rozpoczynają jego obróbkę pozajelitowo. Najczęściej odpowiedzialna jest za to ślina (np. u muchówek), ale może temu służyć sama treść jelita (np. biegacze Carabus). Jeszcze ciekawszym przypadkiem jest możliwość trawienia nietypowych substancji takich jak drewno, wosk, skóra i kości. W przypadku trawienia celulozy, pomagają owadom enzymy i odpowiednia obróbka mechaniczna (np. larwy Cerambycidae), pomocne mogą być też pierwotniaki i grzyby symbionty (np. termity, larwy Scarabaeidae, korniki Scolytinae). Wosk, a dokładnie jego mieszaniny, mogą być spożywane przez larwy barciaka (Galleria melonella) dzięki obecności specyficznych enzymów. Podobnie radzą sobie skórniki (Dermestidae) i mole (Tineola) z trudnostrawialnymi kolagenem i kreatyną.

Układ wydalniczy

Najważniejszym organem odpowiedzialnym za usuwanie szkodliwych produktów przemiany materii są cewki Malpighiego (odkryte przez Malpighiego w 1669 roku u jedwabników). Mają kształt długich rurek uchodzących najczęściej do jelita tylnego (ale u wielu owadów również do jelita środkowego). Ich liczba może być różna nawet w obrębie jednego gatunku i waha się w przedziale 2 (niektóre Hemiptera) do 120 (karaczany Blattodea). Są zbudowane z jednej warstwy orzęsionych komórek. Usuwają one z organizmu kwas moczowy i resorbują wodę, całość procesu przypomina funkcjonowanie ssaczych kanalików nerkowych. Dodatkowe funkcje cewek to wydzielanie niektórych enzymów trawiennych (dwupeptydaza u biegaczy Carabidae, omarlic Silphidae i prostoskrzydłych Orthoptera) i tworzenie substancji przędnej (u sieciarek Neuroptera). Obok cewek Malpighiego w wydalaniu, a dokładniej gromadzeniu szkodliwych produktów przemiany materii, biorą udział grupy specjalnych komórek tzw. moczowych. Złogi kwasu moczowego, gromadzonego przez całe życie, powstają u karacznów, niektórych motyli i muchówek.

Układ oddechowy

Owady posiadają tchawkowy układ oddechowy. Tworzy go sieć chitynowych rurek, o bardzo zróżnicowanych wielkościach, rozgałęziających się po całym ciele. Na zewnątrz ciała tchawki otwierają się tzw. przetchlinkami, wyposażonymi w filtrujący i zamykający aparat. Są zlokalizowane głównie w odwłoku, którego regularne ruchy wspomagają przepływ powietrza. Wychodzące z przetchlinek tchawki to tzw. pnie, charakteryzują się największą grubością i są widoczne gołym okiem. Posiadają dodatkowo wzmocnione ściany, gdyż grozi im ucisk ze strony innych narządów. Najdrobniejsze są zakończenia tchawek, zwane tracheolami. Wnikają do wnętrza komórek, dostarczając im tlen na zasadzie dyfuzji przez zalegający ich wnętrze płyn.
Dodatkową modyfikacją układu oddechowego są worki powietrzne. Spotykane są u dobrze latających owadów, więc pewna analogia z ptakami jest tu jak najbardziej na miejscu. Mają znacznie większą średnicę niż pnie tchawkowe, są elastyczne, gromadzą zatem duże ilości powietrza. Uważa się, że mają znaczenie areostatyczne i wypełniają wolne przestrzenie w odwłoku.
Owady żyjące pod wodą mogą oddychać za pomocą powietrza atmosferycznego. Jego pobieraniu znad wody mogą służyć różne urządzenia o charakterze syfonów znajdujące się na końcu odwłoka (larwy komarów Culex, larwy pływaków Dytiscidae i pluskwiaki wodne jak Nepa cinerea). Specyficznym narządem pobierania tlenu, są przekształcone czułki kałużnicy (Hydrous) lub pokrywy skrzydeł dorosłych pływaków. Oddychanie tlenem rozpuszczonym w wodzie przebiega za pomocą skrzelotchawek. Są to najczęściej wychodzące od przetchlinek rozgałęzione pnie. Wymiana gazowa następuje na zasadzie dyfuzji. Skrzelotchawki spotykane są u larw jętek (Ephemeroptera), ważek (Odonata) i widelnic (Plecoptera).

Układ krwionośny

Owady są zwierzętami posiadającymi otwarty układ krwionośny. Oznacz to, ni mniej ni więcej, że ich „krew” (tu hemolimfa) nie krąży w całkowicie zamkniętym obiegu, a rozlewa się po jamach ciała. Ma dość prostą budowę, nawet w porównaniu z bardziej „pierwotnymi” pierścienicami i skorupiakami. Związane jest to z jego odciążeniem w dostarczaniu tlenu przez układ tchawkowy. Jego podstawowe elementy to serce (cardium), aorta, przepona grzbietowa (diaphragma), przepona brzuszna (diaphragma ventralis) i szereg zatok (okołosercowa, okołotrzewiowa i okołonerwowa). Serce jest cewką położoną w tylnej części ciała owada (głównie w odwłoku). Od poprzedzającej je aorty odróżnia je występowanie otworów ostiów. Do jamy ciała mogą przytwierdzać je więzadła lub może być z nią bezpośrednio zrośnięte. W sercu można wyróżnić szereg odcinków. Stanowią je pojedyncze komory, leżące jedna za drugą. Każda z nich posiada swoje zastawki i dwie lub trzy pary ostiów, ich współdziałanie pozwala przepychać hemolimfę w jednym kierunku. Gdy ostia otwierają się, płyn z jamy okołosercowej dostaje się do komory, w następnej komorze zamykają się zastawki, zapobiegając cofaniu „krwi”. Skurcze serca powodowane są przez budujące je komórki, pewną rolę odgrywają też mięśnie przepony (choć głównie dopychają one krew do jamy okołosercowej). Szybkość skurczów zależy bezpośrednio od temperatury. Dobrze widać to na przykładzie karaczana wschodniego (Blatta orientalis) (wg. Bazyluk 1977).

Temperatura (°C) / Uderzenia serca na minutę

+5 / ok. 0
+10 / 20-30
+20 / 60-70
+40 / ok. 240

Z serca krew płynie zamkniętą aortą do przedniej części ciała i rozlewa się w puszce głowowej. Dalej omywa jamę tułowia i jamę okołotrzewiową odwłoka (oddziałuje wtedy przepona brzuszna). Cykl zamyka się, gdy hemolimfa wraca w okolice serca. W ciele istnieją też inne drobne naczynia pulsujące, pomagające lepiej „ukrwić” pewne narządy (skrzydła, nogi, czułki i przydatki odwłokowe). Mięśnie skrzydlate też wpływają na przepływ hemolimfy w ciele owada.

Hemolimfa, owadzia krew, podobnie jak u innych zwierząt składa się głównie z wody (ok. 75%). Odróżnia ją, jak wspomniano wcześniej, praktycznie brak transportu tlenu. Stanowi znaczącą część masy owadów (25 – 40%), może mieć różny kolor, od czerwieni, przez odcienie żółtego i pomarańczowego do zielonej. W jej skład wchodzą elementy nieorganiczne (jony) jak i substancje organiczne: białka, aminokwasy, węglowodany, lipidy, enzymy, hormony. W hemolimfie owadów występują też różne elementy morfotyczne, jak leukocyty, amebocyty i inne o bardzo zróżnicowanych funkcjach.

Układ nerwowy

Neurony budujące poszczególne elementy układu nerwowego owadów swoją budową i funkcją nie odbiegają od tych występujących u np. kręgowców. Wyraźne różnice pomiędzy Insecta, a innymi organizmami uwidaczniają się dopiero na poziomie układów. Układ nerwowy owadów przejawia wyraźnie segmentową budowę, która może być w różny sposób zniekształcona. Układ nerwowy można jednak podzielić na trzy podstawowe elementy: ośrodkowy, obwodowy i trzewiowy.

W skład centralnego układu nerwowego (CUN) wchodzi mózg. Jest on głównym elementem koordynującym wszystkie aktywne czynności osobnika. Budują go głównie neurony czuciowe, powiązane ze wzrokowymi i węchowymi receptorami głowowymi. Neurony w mózgu uformowane są w trzy zwoje: protocerebrum, tritocerebrum i deutocerebrum. Wszystkie są ze sobą połączone i budują tzw. obrączkę okołoprzełykową.
Kolejnym elementem CUN jest łańcuszek brzuszny. Ma on formę drabinki z poprzecznymi „szczeblami” na poziomie zwojów. Liczba zwojów i stopień „upakowania” łańcuszka, jest różny u różnych taksonów. Wyraźne różnice mogą występować nawet u różnych stadiów rozwojowych tego samego gatunku. Funkcja tej części układu nerwowego jest analogiczna do rdzenia kręgowego kręgowców. Integruje on wszystkie nerwy biegnące w organizmie i łączy je z mózgiem.

Ostatnim elementem CUN jest układ sympatyczny. Jest niewielkim, ale ważnym organem. Powiązany jest z ciałami przyległymi (corpora allata) i ciałami kardialnymi (corpora cardiata), pełni więc podstawową rolę w regulacji hormonalnej u owadów.

Rozwój owadów

Owady przechodzą rozwój złożony, ze stadium larwalnym, nazywany jest przeobrażeniem. Wyróżniamy dwa jego typy, tzw. przeobrażenie niezupełne i zupełne. W pierwszym wypadku larwa wygląda jak postać dorosła, posiada podobny aparat gębowy i odżywia się podobnym pokarmem. Różni się od imago brakiem skrzydeł i zdolności rozmnażania. U jętek pojawia się stadium subimago, jest to bardzo krótkotrwałe, uskrzydlone stadium larwalne.
Wyróżnia się kilka typów larw w zależności od ich budowy ciała:

  • larwy oligopodialne – mają najczęściej 6 odnóży tułowiowych (np. chrząszcze, ważki).
  • larwy polipodialne – mają dodatkowo odnóża odwłokowe (np. motyle)
  • larwy apodialne – mają uwstecznione odnóża tułowiowe (np. muchówki, błonkówki)

lub prowadzonego trybu życia:

  • larwy kampodealne – oligopodialne, sprawnie chodzące, ruchliwe, często drapieżne (np. u biegaczowatych Carabidae i sieciarek)
  • larwy pędrakowate – oligopodialne, dość nieruchliwe, masywne, C-kształtne, często z komorą fermentacyjną (np. u poświętnikowatych Scarabaeidae i jelonkowatych Lucanidae)
  • larwy gąsienicokształtne – polipodialne, dość ruchliwe, wydłużone (głównie motyle)

W przeobrażeniu zupełnym, larwa wygląda i prowadzi odmienny tryb życia niż owad dorosły. Między stadiami larwy i imago pojawia się stacjonarne stadium poczwarki. Wyróżniamy dwa podstawowe typy poczwarek – zamknięte (pupa obtecta) i wolne (pupa libera). Często wyróżnia się też trzeci typ, poczwarki baryłkowatej (pupa coarcata). Pierwsze charakteryzują się zwartą budową, otoczone są jednolitą okrywą, bez rozróżnialnych przydatków ciała (np. u większości muchówek, motyli). U drugich widoczne są odnóża, czułki i pozostałe elementy ciała, poczwarka jest dość ruchliwa (np. u chrząszczy, błonkówek). Trzeci typ to specyficzny przypadek poczwarki wolnej, zamkniętej w ostatniej wylince larwalnej (tzw. bobówka, spotykana u części muchówek).

W pewnych sytuacjach możemy mówić o hiperprzeobrażeniu. U chrząszczy z rodziny majkowatych (Meloidae) występują różne stadia larwalne, część z nich pasożytuje w gniazdach społecznych błonkówek.
W zależności od uznawanej systematyki, pewne organizmy wrzucane do taksonu owadów, mogą przechodzić rozwój prosty. Ma to miejsce u owadów pierwotnie bezskrzydłych (Apterygota) jak skoczogonki.

Komunikacja owadów

Owady wykorzystują wiele sposobów komunikacji. Mogą być to sygnały dźwiękowe, wydawane w bardzo różnorodny sposób (patrz punkt „aparaty dźwiękowe”). Większość dźwięków wydawanych przez owady jest niesłyszalna dla naszego ucha, są zbyt ciche lub poza rejestrowanym przez nas spektrum fal.
Sygnały wzrokowe są równie często wykorzystywane o czym może świadczyć m.in. dymorfizm płciowy, manifestujący się innym ubarwieniem osobników. Określony układ plam na ciele może stanowić sygnał odstraszający lub wabiący.
Dotyk, bywający jednocześnie połączony ze zmysłem smaku/węchu, to również dość popularna forma przekazywania informacji między osobnikami.
Chyba najczęściej stosowanym systemem komunikacji jest wykorzystanie bodźców zapachowych. Ogromna grupa owadów wytwarza lotne bądź płynne związki, zwane feromonami. Mogą mieć różny charakter:

  • agregacyjny – wabią osobniki tego samego gatunku, przeważnie odrębnej płci
  • odstraszający – działa jako repelent, zapobiega lokalnemu przegęszczeniu populacji
  • alarmowy – pozwalający zlokalizować zagrożenie i wykonać skoordynowany atak
  • informacyjny/znacznikowy – spotykany głównie u owadów społecznych, pozwala identyfikować przynależność osobników do kolonii, wyznaczać trasy przemarszu itp.

Owady społeczne

Owady są jedną z nielicznych grup zwierząt, które w toku ewolucji wytworzyły prawdziwe społeczeństwa. Charakteryzują się one często dużą złożonością i różnym stopniem rozwoju. Społeczeństwa owadzie były przez długi czas zagadką dla ewolucjonistów. Organizmy wchodzące w skład kolonii pozornie działają na swoją niekorzyść, dbając o nie swoje potomstwo. Dopiero rozwój teorii doboru krewniaczego, badania genetyczne i pojawienie się socjobiologii, wyjaśniło wiele pozornych problemów. Dzięki temu, że u wielu gatunków samce rozwijają się z niezapłodnionych jaj, zapłodniona przez nie królowa daje potomstwo, którego współczynnik pokrewieństwa wynosi 0,75 (u organizmów rozmnażających się płciowo ale „standardowo”, współczynnik ten wynosi 0,5, a między rodzeństwem przyrodnim 0,25).
Aby owady uznać za prawdziwie społeczne (eusocjalne), muszą wykazywać trzy podstawowe cechy:

  • Tworzą trwałą kolonię, w której koegzystują przynajmniej dwa pokolenia, działające na rzecz tej kolonii
  • Występują kasty, przeważnie o określonej funkcji (reprodukcyjna, robotnice itp.)
  • Wspólnie opiekują się potomstwem

U różnych grup obserwuje się występowanie tylko części tych cech lub różny sposób ich zaawansowania. W zależności od formy organizacji, mówi się wtedy o zwierzętach podspołecznych, gromadnych, półspołecznych.
Owady eusocjalne wykształciły niezwykle skomplikowany system komunikacji, obejmujący wytwarzanie kilkunastu rodzajów feromonów, wykorzystanie bodźców dotykowych i dźwiękowych. Takie zwierzęta znane są również z umiejętności konstruowania budowli jak kopce czy termitiery.

Różnorodność, znaczenie owadów w środowisku i dla człowieka

Owady stanowią jedną z najważniejszych grup organizmów na Ziemi. Na świecie opisano ich blisko milion gatunków, stan krajowej entomofauny szacuje się na ponad 26.000 gatunków. Swoją rolę zawdzięczają ogromnej liczebności i różnorodności. Praktycznie nie ma ekosystemów (poza obszarami podbiegunowymi, morzami i oceanami), w których sieciach troficznych te bezkręgowce nie zajmowałyby jakiegoś kluczowego miejsca. Są ważnymi roślinożercami, drapieżnikami, pasożytami i saprofagami w niemal każdej strefie klimatycznej. Same też są zjadane przez inne zwierzęta, z bardzo różnych grup taksonomicznych. Trudno wyobrazić sobie rozwój roślin bez zapylaczy, wśród których dominujące są właśnie owady. Wiele gatunków powiązało swój los z Insecta, jako symbionty lub pasożyty.
Owady mają kluczowe znaczenie dla życia i gospodarki człowieka. W powszechnym pojęciu to szkodniki, zarówno upraw jak i magazynowe. Pamięta się, że wiele z nich to wektory groźnych chorób, powodujących rokrocznie śmiertelność na poziomie milionów istnień ludzkich (malaria, żółta febra, denga, tyfus, ptasia grypa). Zapomina się jednak o jednym. Bez owadów większość ekosystemów nie funkcjonowałaby, zniknęłaby również spora część roślin. Dzięki obecności gatunków pożytecznych, ograniczane są straty powodowane przez szkodniki. Owady to również rozwój nowych dziedzin wiedzy – genetyki, cybernetyki, informatyki, chemii i farmacji. Wiele niezwykłych odkryć miało swój początek w badaniach nad biologią, ekologią i etologią tych bezkręgowców.

Zagrożenia i ochrona

Wiele gatunków owadów, głównie przez działalność człowieka: niszczenie siedlisk, chemizację rolnictwa, bezpośrednie zwalczanie, stała się rzadka lub niemal wyginęła. Każdego roku, wraz z wypalanymi i karczowanymi lasami deszczowymi znikają dziesiątki, jeśli nie setki kolejnych gatunków, nierzadko takich, które nie zostały jeszcze odkryte i opisane przez entomologów. Owady stanowią przeważnie najliczniejszą grupę organizmów na czerwonych listach i w czerwonych księgach zwierząt zagrożonych wyginięciem w wielu krajach świata, w tym również w Polsce. Najlepszą formą ochrony jest zachowanie i restytucja siedlisk. W krajach UE dąży się również do ograniczenia zastosowania pestycydów i insektycydów w rolnictwie i leśnictwie. Wiele owadów objętych jest ograniczeniami dotyczącymi handlu (m.in. CITES), aktywną ochronę wspiera szereg konwencji (m.in. Konwencja Berneńska).

Owady w kulturze

Już sama polska nazwa – owady, pejoratywna w swoim wydźwięku, sugeruje „wadzenie”, czyli przeszkadzanie. Dzięki swojej niezwykłej budowie i charakterowi, owady od wieków stanowiły element ludzkiej kultury. Zajmowały w niej jednak bardzo różną pozycję. Od czczonego w Egipcie jako boską istotę Skarabeusza, po „narzędzie diabła” w Europie. W krajach azjatyckich podchodzono do owadów bardzo praktycznie, wykorzystując je jako ważny element w tradycyjnej kuchni. Literatura zna liczne przykłady adaptowania motywów owadzich w literaturze i sztukach wizualnych. „Metamorfoza” Franza Kafki to już klasyka gatunku. Liczne baśnie, fraszki i wiersze chętnie nawiązywały do tego tematu (np. „Konik polny i mrówka”, „Szerszenie i pszczoły” La Fontainea). Kreskówki, horrory i filmy SF klasy B (jak „Monster from Green Hell”, „Them!”, Empire of the Ants”, „The Fly”), przybliżają ludziom, mniej lub bardziej udanie, świat tych niezwykłych stworzeń. Nawet w muzyce klasycznej i ludowej pojawiają się takie motywy (warto wspomnieć „Lot trzmiela” Rimsky-Korsakov, „Taniec komara” Anatola Liadova, meksykańska „La Cucaracha”).

ZABRANIA SIĘ kopiowania zdjęć oraz utworów (artykułów) w całości lub w części BEZ ZGODY właściciela i administratora strony.
Zgodnie z Ustawą o Prawie Autorskim i Prawach Pokrewnych z dnia 4 lutego 1994 roku (Dz.U.94 Nr 24 poz. 83, sprost.: Dz.U.94 Nr 43 poz.170) wykorzystywanie autorskich pomysłów, rozwiązań, kopiowanie, rozpowszechnianie zdjęć, fragmentów grafiki, tekstów opisów w celach zarobkowych, bez zezwolenia autora jest zabronione i stanowi naruszenie praw autorskich oraz podlega karze. Znaki towarowe i graficzne są własnością odpowiednich firm i/lub instytucji.

Powiązane wpisy

Dodaj swoje przemyślenie na temat artykułu