Entomologia generale, anatomia insetti PDF

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spiegazione e descrizione dell'anatomia degli insetti, e varie parti del corpo...

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ENTOMOLOGIA AGRARIA [email protected] Considerando l’intero insieme di organismi viventi presenti sul pianeta la maggior parte di questi appartiene agli insetti; sono stati gli organismi che hanno sviluppato la massima capacità di adattamento. Circa 1 milione di specie conosciute ad oggi sono presenti sul pianeta. La tassonomia si occupa della descrizione dei taxa e dell’assegnazione a questi di un nome in grado di individuarli, detta nomenclatura. Con sistemica si intende lo studio della specie ed il loro ordinamento in base alle affinità di diverso grado in un unico sistema. Mentre con classificazione si intende una riunione e ripartizione dei taxa in una gerarchia di gruppi a diversi livelli. In sistematica si considera ad oggi il raggruppamento degli esseri viventi nei 3 domini della vita: Bacteria, Archea ed Eukarya. Gli insetti si ritrovano tra gli Eukaryota, animali, artropodi ed infine la classe insecta. Il phylum degli Arthropoda, ovvero piedi articolati, PDF1-9 Tettigonia viridissima. Gli artropodi si pensa derivino dagli stessi progenitori degli anellidi, a livello generico gli artropodi sono caratterizzati dalla presenza di alcuni elementi tipici: l’ultimo metamero degli insetti solitamente funge per la riproduzione o la ovideposizione. Possiedono un corpo segmentato coperto da un esoscheletro che svolge una funzione protettiva, è localmente indurito, intervengono molecole di chitina, struttura che conferisce grossi vantaggi, ma oltre certi livelli tale esoscheletro presenta anche un peso, vincolante alla vita dell’insetto stesso. L’esoscheletro inoltre funge da punto di attacco per articolazioni, muscoli ed appendici. Può essere sostituito con una muta. La segmentazione del corpo di un insetto diventa completamente sclerificata nel momento in cui l’insetto entra in fase adulta, l’associazione dei vari segmenti corporali al fine di formare regioni specifiche è detta tagmosi, in quanto i vari segmenti del corpo sono raggruppati in unità funzionali o regioni, formazione dei famosi tagmata o regioni: capo (6 segmenti), torace (3 segmenti) e addome (11 segmenti). Queste regioni, ed i rispettivi segmenti sono fusi in tal modo fra loro in modo che la loro distinzione e riconoscimento risulta essere difficile. Altra principale caratteristica è la presenza di segmenti preorali, quei segmenti che portano le antenne prima del segmento boccale. Anche la presenza di appendici articolate e appaiate su un numero variabile di segmenti, non sono però presenti in tutti i segmenti. Si possono trovare insetti di ogni dimensione, ma non estremamente grandi, possono essere però estremamente piccoli, questa limitazione è data dalla presenza dell’esoscheletro. Presentano anche una cavità emocelica o emocele, contiene il cuore diviso in ventricoliti, ognuno dei quali presenta sulla propria parete dei fori con apertura a valvola detti ostioli, il tutto si trova racchiuso da un pericardio, in tutti i casi trattasi di organismi prevalentemente primitivi. In sintesi, comunque il sistema circolatorio è di tipo semi-laminare, la gran parte della movimentazione del ‘’sangue’’, negli inseti detto solitamente emolinfa, avviene liberamente nel corpo, non sono presenti vasi come nei mammiferi. Il sistema nervoso è composto da un cervello dorsale che si trova nel capo, si trova anche una ‘’corda’’ gangliare ventrale, collega tutti i gangli, ammassi di cellule nervose. Il sistema muscolare si compone prevalentemente di muscoli tendenzialmente striati. Il tessuto epiteliale è quasi sempre non ciliato. La struttura generale subisce delle modificazioni in base a quale artropode si sta considerando, ad es. nei crostacei si ha una grande variabilità della struttura. Dal phylum degli Arthropoda si ha un subphylum detto Uniramia a cui appartiene la classe degli insetti. Ad oggi la sistematica degli insetti non si basa più solamente su caratteri di tipo morfologico, ma anche su caratteri di tipo filogenetico, con l’analisi di alcune proteine nucleari. Uno dei criteri che permette di classificare è la forma dell’apparato boccale, si possono quindi distinguere due subphyla: - Chelicerati, rientrano tutti gli aracnidi, caratterizzati dai cheliceri, parti caratteristiche dell’apparato boccale, solitamente è presente un solo paio; - Mandibolati, a cui appartengono crostacei, insetti ed i miriapodi, ognuno di questi presenta caratteristiche morfologiche ben precise e distinte tra loro. Con la moderna classificazione si tende a parlare maggiormente di hexapoda, tale termine ormai ha sostituito quello di insetti. Con il termine cefalotorace significa che il capo si trova unito al torace. SUBPHYLUM TRILOBITOMORPHA Trattasi di circa 4000 specie, prevalentemente organismi marini che si sono estinti alla fine del paleozoico. Il corpo era appaiato e diviso in tre lobi principali, presentavano inoltre appendici biramose, ovvero erano in grado di sopperire a due funzioni differenti, locomozione e come branchie. Si ritiene che l’alimentazione fosse prettamente zoofaga, con predilezione di vermi ed altri invertebrati. Anche il loro corpo era suddiviso nei tre generici tagma: capo, torace e addome. I segmenti del capo erano fusi tra loro, come per l’addome, non era così per i segmenti del torace che si trovavano in forma libera.

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Il corpo era marcato da due scanalature longitudinali in due lobi laterali ed uno mediano. Sul capo era presente un paio di antenne preorali. Il resto della loro struttura non è ancora stato ben compreso.

SUBPHYLUM CHELICERIFORMES Presentano un corpo suddiviso in due tagma differenti: o o

prosoma, o cefalotorace, anteriore composto da 7 segmenti; opistosoma, o addome, posteriore composto da 12 segmenti.

La bocca si trova tra fra il secondo ed il terzo segmento del cefalotorace . Non posseggono antenne e le zampe sono portate dalla prima regione del corpo. All’interno della classe Chelicerata si ha la sottoclasse Arachnida. Esistono differenti chiavi che permettono la classificazione degli individui nei vari ordini:  

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pseudoscorpioni, di dimensioni molto più ridotte rispetto agli scorpioni, addome più corto e privo di pungiglione, predatori che si ritrovano tipicamente nei terreni umidi scorpioni, predatori che si possono ritrovare in numerosi habitat, per quanto riguarda le specie presenti in Italia non sono particolarmente velenose per il genere umano. Sono contraddistinti da alcuni caratteri morfologici principali come: presenza di chele, presenza di un aculeo che viene utilizzato per iniettare il veleno; ragni, predatori, non tutti sono tessitori di tele, ma sono numerosi quelli in grado di assalire la preda immobilizzandola con i cheliceri ed iniettando successivamente il veleno. A livello morfologico presentano un corpo formato da un cefalotorace ed un addome, queste due regioni sono unite da un pedicello o peduncolo; opilionidi, si ritrovano facilmente in ambienti umidi, predatori che però sono in grado di nutrirsi di varie sostanze organiche. Presentano caratteri morfologici tipici: misura del corpo inferiore al centimetro, presenza di zampe molto lunghe e morfologicamente simili agli acari; acari, presentano elevata importanza dal punto di vista agrario ed anche medico-veterinario.

SUBPHYLUM CRUSTACEA Trattasi di specie prevalentemente a carattere acquatico con un esoscheletro calcificato, a livello morfologico sono presenti occhi composti e 5 paia di appendici: 2 paia antenne, 1 paio di mandibole, 2 paia di mascelle, il numero di zampe varia in base alla specie considerata. SUBPHYLUM MYRIAPODA Presentano un corpo allungato dalle dimensioni variabili, fino a 30 cm, elevata presenza di segmenti, ma manca la suddivisione in tagmi, presentano antenne e mandibole. Altra caratteristica morfologica è la presenza di ghiandole repugnatorie o velenifere, questo dipende dalla specie considerata. Prediligono habitat umidi. INSETTI Presentano un corpo suddiviso in tre tagmi: capo, torace e addome. SuI capo sono presenti cinque paia di appendici. Tra le sue principali funzioni: 1. 2.

presa del cibo, sensoriale con occhi e antenne; altri apparati sensoriali che sono connessi all’apparato boccale.

Le ali si possono trovare negli adulti. Il capo ha 6 segmenti, torace 3 segmenti, l’addome 11 segmenti ma spesso e volentieri è un valore teorico, dipende dalla specie considerata, esiste quindi un’enorme variabilità. La maggior parte degli insetti evoluti è composta da coleotteri. Solo il 5% delle specie fitofaghe conosciute vivono su piante utilizzate dall’uomo, inoltre si stima che siano causa di una perdita di prodotto agrario intorno al 15%, anche se risulta essere una stima complicata da attuare . Tra le tante funzioni che possiedono gli insetti si ritrova una certa importanza ecologica: 1. 2. 3.

riciclo della materia organica, dispersione dei semi ed impollinazione, mantenimento delle comunità ecologica che si basa sui rapporti esistenti tra preda e predatore.

Gli insetti sono allo stesso tempo prede e predatori, vettori di malattie, ogni patogeno può essere eccessivamente virulento nel lungo periodo, ma non è un fatto vantaggioso per l’insetto stesso o qualsiasi altro patogeno, considerato il fatto che se tale patogeno necessita di quella determinata specie per diffondersi nell’ambiente se ne provoca la morte mette a rischio anche la sua vita.

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L’unico ambiente non frequentato da insetti è quello marino, non esistono insetti nelle acque salate, si possono trovare solo nelle zone soggette a mareggiate. Gli insetti sono sopravvissuti sul pianeta in quanto presentano l’esoscheletro; anche le piccole dimensioni sono determinanti, a loro volta dipendono dall’esoscheletro, queste permettono di vivere all’interno di speciali nicchie ecologiche.  L’esoscheletro ha un condizionamento enorme sulle dimensioni dell’insetto. Un altro limite è legato alle caratteristiche respiratorie in quanto non presentano un vero e proprio sistema respiratorio. Hanno un sistema passivo, per diffusione, avviene tramite la presenza di trachee. Gli insetti più grandi si trovano ai tropici, maggiori Q di cibo e con il caldo avviene una maggiore diffusione dell’O2. Tra i pregi dell’esoscheletro questo consente all’insetto di avere una dotazione muscolare più potente, inoltre presenta una superficie di inserzione più ampia rispetto all’endoscheletro. Le piccole dimensioni, comportate dalla presenza dell’esoscheletro, permettono agli insetti di colonizzare habitat preclusi ad altri animali. Altra motivazione del loro successo evolutivo è la grande varietà di apparati boccali; infatti, non si tratta di un sistema rigido in termini strutturali, è legato allo stile di vita, alla specie in esame, per i fitofagi è legato alla potenzialità e all’entità differente di danno che possono arrecare ad una pianta. Presentano anche elevati ritmi riproduttivi, quindi elevata potenzialità di aumento demografico e di dispersione nell’ambiente. Con questi ritmi è possibile che si verifichi un aumento del numero di mutazioni, si ha una pressione selettiva che agisce in modo più accelerato con influenza anche sulla variabilità degli individui. Per quanto riguarda questo alto ritmo riproduttivo e la comparsa di un maggior numero di mutazioni è una delle cause che richiama il tema della resistenza agli insetticidi. Ci sono alcuni insetti che nel giro di una settimana, massimo dieci giorni, sono in grado di originare una nuova generazione. Molti insetti presentano delle endosimbiosi che permettono loro di sfruttare substrati ‘’difficili’’. La maggior parte degli insetti presenta una olometabolia, detta anche metamorfosi completa, avvengono una serie di trasformazioni dall’uovo fino all’insetto adulto, classico esempio delle farfalle (lepidotteri). Questa ha un importante significato biologico, caratterizzato da cambiamenti importanti: esigenze alimentari diverse, ambienti e regimi di preferenza in basa all’età  anche questo è un meccanismo evolutivo che permette alle varie età degli insetti di non entrare in competizione tra loro; inoltre, permette loro di resistere a condizioni ambientali avverse, non sono in grado di compensare le condizioni ambientali con il proprio metabolismo, T troppo basse hanno influenze pesanti sul ritmo di sviluppo e la mobilità degli insetti, e questo vale per ogni stadio della loro età. Ci sono casi di coevoluzione con le piante, basti pensare agli insetti impollinatori, rapporto molto stretto con la pianta di cui utilizzano il nettare. Anche gli agenti della fitofagia possono essere definiti tali a tal punto che una specie si ciba di una determinata specie vegetale o addirittura di una sola parte specifica di una specifica pianta. Alcuni insetti si cibano di piante tossiche, non digeriscono l’alcaloide ma lo accumulano in particolari cellule per poi utilizzare tale accumulo come strumento di difesa. Le ali sono un indice di evoluzione, trattasi di espansioni del corpo, gli insetti che le hanno sviluppate sono sia in grado di camminare che volare, non presentano perdita di funzionalità. Alcuni sono in grado di ripiegarle nei momenti di riposo, come le mosche, ed altri no come le libellule, anche questo rappresenta un carattere evolutivo. Gli insetti si riscontrano ovunque sia presente materiale organico, l’unico ambiente non colonizzato è quello con acqua salata. Sono abbondanti negli ecosistemi complessi nei quali rivesto un ruolo chiave all’interno della catena alimentare. Esiste una grande varietà per quanto riguarda le abitudini alimentari:                

umifagi, utilizzano come substrato principale l’humus; micofagi, in grado di cibarsi di funghi; entomofagi, si cibano di altri insetti, trattasi prevalentemente di predatori; ematofagi, si cibano principalmente di sangue ed emolinfa; saprofagi, utilizzano materiale organico in decomposizione per l’alimentazione; necrofagi, consumo di cadaveri di animali; coprofagi, consumo di escrementi; rizofagi, si nutrono delle radici dei vegetali; xilofagi, utilizzano il legno delle piante come substrato; fillofagi, si nutrono a spese delle foglie o degli apici dei germogli; antofagi, si nutrono a spese di fiori; carpofagi, nutrizione a base di frutti; spermofagi, sviluppano a spese dell’endosperma dei semi; fitofagi, si nutrono della pianta in generale, non presentano un punto di attacco ben specifico; infatti, sono una categoria molto generale ed ampia; fitomize, si nutrono esclusivamente della linfa; zoomize.

In base al tipo di alimentazione dell’insetto si ha una grande variabilità di tipi di apparati boccali. A livello generale è possibile distinguere un’alimentazione solida o liquida di origine vegetale o animale. Nella grande classe degli insetti si trovano differenti predatori naturali che ad oggi rivestono enorme importanza nell’agricoltura con lotta biologica, fra tutti i maggiori sono i mantoidei. È possibile individuare anche alcuni parassiti dell’uomo come: pidocchi, cimici, zanzare e pulci. Si possono trovare vettori di malattie quali: malaria, peste, tifo esantematico, febbre gialla, lingua blu, zika. Tra le principali malattie che interessano le coltivazioni agrarie si hanno: fitoplasmosi e virosi.

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Ma gli insetti presentano anche un elevato interesse per l’uomo data la loro produzione di: miele, cera, seta, degradazione di sostante organiche. SUBPHYLUM HEXAPODA Può anche essere considerato una superclasse, devono il loro nome al fatto che presentano un corpo diviso in setti, la costituzione generale di un insetto tipico si compone di tanti elementi che si assemblano (anelli membranosi che intersecano piastre di esoscheletro); questo determina problematiche di movimento, ma allo stesso tempo conferisce vantaggi all’insetto stesso. Questi anelli membranosi non permettono solo al corpo di dividersi in segmenti, ma anche alle appendici di suddividersi in articoli. Il corpo presenta una metameria eteronoma, si suddivide in 20 metameri strutturalmente differenziati, le diverse regioni del corpo che questi vanno a formare sono già visibili a livello embrionale:   

capo: 6 segmenti; torace: 3 segmenti su questi sono inseriti tutti gli organi di locomozione possibili, 3 paia di zampe e, se portate anche 2 paia di ali; addome: generalmente 11 segmenti.

Tutti questi sono numeri teorici in quanto possono variare in funzione della specie considerata ed essere quindi maggiori o minori, possibile riscontrare una fusione di alcuni segmenti, questo avviene in risposta a processi evolutivi, questo si manifesta particolarmente nell’addome. Inoltre, è possibile notare differenze tra la parte dorsale e quella ventrale, in alcuni insetti questa è sovrastata dalla tagmosi. Le coccinilie presentano la massima trasformazione possibile del corpo in quanto si ha una scomparsa quasi totale della suddivisione in metameri. La differenziazione anatomica suddivide non solo parti morfologicamente differenti del corpo, ma anche funzionalmente differenti: - capo, presenta una serie di appendici, antenne che hanno funzione sensoriale, apparato boccale che svolge la principale funzione di presa del cibo ed una prima manipolazione di questo, sono presenti occhi composti e semplici, detti ocelli. All’interno del capo si colloca anche la parte principale del sistema nervoso; - torace, svolge tutte le funzioni di movimento, in questa regione si colloca un paio di zampe per ogni segmento, talora possono essere presenti anche due paia di ali sul secondo e terzo segmento. Internamente si trova occupato quasi totalmente di muscoli che occorrono per il funzionamento di ali e zampe; - addome, funzione prevalentemente riproduttiva in quanto in tale zona c’è la presenza di organi genitali. Nelle femmine c’è anche la presenza dell’ovopositore, strutture sensoriali o strutture per la difesa, per i rituali di accoppiamento, gran parte del sistema digerente, circolatorio e respiratorio.

CAPO Presenta una struttura a “scatola” che può presentare una diversa sagomatura in quanto è un carattere che dipende dalla specie in esame, porta organi sensoriali quali: occhi composti, ocelli, antenne, palpi mascellari e labiali. La conformazione del cranio e la sua posizione risentono delle abitudini alimentari dell’insetto stesso; infatti, è possibile trovare differenti portamenti dell’apparato boccale:    

prognato, proiettato in avanti, solitamente si tratta di insetti predatori; ipognato, se si ha un apparato proiettato in posizione ventrale; metagnato o opistognato, se l’apparato boccale è in posizione posteriore; epignato, se l’apparato è rivolto verso l’alto

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Sulla capsula cefalica ci sono suture che ne delimitano le varie regioni, inoltre sono importanti anche nel momento in cui avviene un cambio del tegumento. Per capire che nel capo ci sono 6 segmenti bisogna risalire alla struttura embrionale, 3 segmenti preorali e 3 post-orali. Ci sono tre tipi di suture:   

sutura postoccipitale; linee ec-disali, tali linee sono caratterizzate da minore resistenza rispetto alle altre parti, da qui si divide durante la muta. È compresa anche la sutura epicranica, questa presenta una forma a Y rovesciata, la fronte è delimitata dalle braccia di questa sutura; solchi, rappresentano la struttura scheletrica interna, si possono distinguere la sutura frontoclipeale o epistomale.

Posteriormente all’apparato boccale si trovano dal 1°-3° segmento post-orale: o o o

il 1° è di tipo mandibolare il 2° mascellare il 3° labiale che porta il labbro inferiore.

Tutti questi segmenti formano le appendici boccali che variano in base alla specie considerata ed alla tipologia dell’apparato boccale. Inoltre, lo sterno del segmento mandibolare diventa parte dell’ipofaringe. L’endoscheletro del capo è formato da numerose carene invaginate tra loro, ed anche delle braccia, le più importanti sono dette le braccia del tentorio, presenti in due paia, il primo posteriore ed il secondo anteriore, in alcuni insetti queste braccia possono essere assenti oppure fuse tra loro a formare il tentorio. Nella parte sottostante alla fronte si trova il 1° segmento preorale, detto anche preantennale o protocelebrale o clipeolabrale; infatti, sotto la fronte ...