GLI INSETTI Immagine DIA INDIRE Gli insetti organismi

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Gli insetti: organismi di successo La classe degli insetti appartiene al tipo Arthropoda. La popolazione mondiale degli artropodi viene stimata intorno ad un miliardo di miliardi di individui (1018), un milione di specie, in gran parte insetti: si tratta dei due terzi degli animali noti e sono presenti in quasi tutti gli habitat. Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: organismi di successo Gli insetti vengono considerati tra tutti gli animali viventi e paleontologicamente documentati come il tipo che ha ottenuto il maggior successo evolutivo. Immagine DIA INDIRE

Gli artropodi: le ragioni del successo Le ragioni del successo degli artropodi sono da attribuire alla organizzazione a segmenti, alla presenza di un solido esoscheletro e alle appendici articolate. I gruppi di segmenti e le relative appendici sono specializzate per diverse funzioni: motorie, sensoriali, alimentari e riproduttive. Aragosta hawaiiana Immagine DIA INDIRE

Gli artropodi: le ragioni del successo Questa plasticità evolutiva ha portato ad una notevole diversificazione, ad una efficiente specializzazione e ad una adeguata organizzazione strutturale del corpo. Immagine DIA INDIRE

Gli artropodi: l’esoscheletro Il corpo è completamente ricoperto dalla cuticola che costituisce un esoscheletro di componenti proteici e polisaccaridici. L’esoscheletro protegge il corpo ed è anche relativamente impermeabile, perciò isola in modo eccellente l'ambiente interno ponendolo al riparo da eventuali attacchi di microorganismi e funghi e rendendo possibile un preciso controllo dei suoi parametri da parte dei meccanismi fisiologici. Scarabeide dell'India-Eupatorus hardwicki Immagine DIA INDIRE

Gli artropodi: l’esoscheletro Le caratteristiche dell’esoscheletro hanno permesso agli artropodi la conquista dell’ambiente subaereo. Spesso e rigido in alcuni distretti del corpo, si presenta invece sottile e flessibile in prossimità delle articolazioni Su di esso sono applicati i muscoli che controllano i movimenti delle appendici. Scarabeide dell'India-Eupatorus hardwicki Immagine DIA INDIRE

Gli artropodi: l’esoscheletro L'esoscheletro, essendo diviso in segmenti rigidi tra loro incernierati che si comportano come bracci di leva, consente di moltiplicare e di demoltiplicare la velocità del movimento di un'appendice. I sistemi di leve costituiti dai segmenti dell'esoscheletro permettono inoltre alle appendici di eseguire rapidi movimenti rotatori o di va e vieni che negli animali sprovvisti di scheletro si effettuano male. Confronto tra la gamba dell’uomo e la zampa dell’insetto. Pur presentando sviluppo del tutto indipendente, tali organi manifestano notevoli analogie determinate da eguaglianze funzionali. Immagine DIA INDIRE

Gli artropodi: l’esoscheletro Immagine DIA INDIRE

Gli artropodi: la muta L’esoscheletro, rigido come un’armatura, pone anche dei problemi: durante la crescita l’organismo deve periodicamente liberarsi della cuticola diventata troppo stretta e produrne una nuova. Questo processo viene chiamato muta, implica costi energetici notevoli e lascia l’animale provvisoriamente inerme nei confronti dei predatori ed esposto ad altri pericoli ambientali. Muta di libellula Immagine DIA INDIRE

Gli artropodi: cefalizzazione Gli artropodi raccolgono informazioni dall’ambiente esterno attraverso organi di senso ben sviluppati : per la fotorecezione, la chemiorecezione, la meccanorecezione. La cefalizzazione è molto avanzata e la maggiorparte degli organi dio senso si concentrano nell’estremità cefalica Mosca in primo piano Immagine DIA INDIRE

Gli artropodi: sistema circolatorio Il sistema circolatorio è aperto, in esso scorre l’emolinfa, 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. Immagine tratta da www. ducabruzzi. it/contributi. html

Gli artropodi: sistema respiratorio Negli artropodi si sono affermati svariati organi per gli scambi respiratori che devono assicurare la diffusione dei gas nonostante la presenza dell’esoscheletro. Le specie acquatiche sono in genere provviste di branchie. La maggior parte degli insetti dispone di un ramificato sistema aerifero costituito da trachee: dotti che a partire da pori dalla cuticola si spingono all’interno del corpo. Immagine tratta da www. ducabruzzi. it/contributi. html

Gli insetti: evoluzione Lo straordinario successo degli insetti è legato alle vicende della loro evoluzione: i più antichi risalgono al Devoniano (400 milioni di anni fa), ma è stato durante il Carbonifero e il Permiano che sono comparsi e si sono affermati i dispositivi anatomicofisiologici per il volo e si è avuta una vera esplosione evolutiva. Un’ipotesi largamente diffusa postula che la più rilevante radiazione evolutiva si sia verificata in parallelo a quella delle angiosperme 60 -65 milioni di anni fa, nel corso del Cretaceo e all’inizio del Terziario. Resina di copale con inclusioni di insetti Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: evoluzione Una seconda teoria sostiene che gli insetti si sarebbero impegnati in radicali processi di diversificazione evolutiva precedentemente alla radiazione delle angiosperme. Se questa seconda ipotesi dovesse avere il soppravvento, si potrà affermare che nel corso della coevoluzione della angiosperme e degli insetti che le impollinavano nutrendosi dei loro prodotti, siano stati i secondi a determinare la radiazione evolutiva delle prime. Sarebbero allora invertiti i termini del rapporto causaeffetto che stanno alla base della prima ipotesi. Resina di copale con inclusioni di insetti Immagine DIA INDIRE

Gli insetti sono gli organismi pluricellulari più diffusi sulla Terra. Vivono in quasi tutti gli ambienti terrestri e in quelli propri delle acque interne; quelli adattati al volo saturano letteralmente l’aria. In mare gli insetti sono rari, ma non del tutto assenti. I motivi del loro successo sono legati soprattutto a • Esoscheletro (comune a tutti artropodi) • Dimensioni • Adattabilità • Volo • Metamorfosi altri animali 20% alghe 2% piante vascolari 15% Insetti 58% altri artropodi 7%

Gli insetti: le dimensioni Gli insetti sono organismi relativamente piccoli, da meno di 0, 3 mm a 30 cm di lunghezza e di apertura alare. La maggior parte degli insetti si affida alla diffusione per trasportare l’ossigeno dagli stigmi ai tessuti e poiché la diffusione è efficiente solo in piccoli organismi, gli insetti hanno dovuto mantenere dimensioni limitate.

Gli insetti: le dimensioni La piccola taglia ne favorisce tuttavia la dispersione perché permette loro di vivere in spazi limitati occupando nicchie ecologiche non sarebbero adatte ad animali più grandi. Gli individui hanno bisogno solo di piccole quantità di cibo : in questo modo in uno spazio ristretto può vivere un gran numero di esemplari. La goccia e la formica Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: le dimensioni Si pensi che una foglia di quercia può contenere sulla superficie circa 100 minuscole galle; ogni galla può contenere uno o due ospiti oltre l’imenottero cinipede che la occupa: così una sola foglia ospita circa 300 insetti! Acaro Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: adattabilità L’adattabilità degli insetti sembra quasi illimitata: sono pochissimi i luoghi della Terra in cui essi non possono vivere: persino le cime delle montagne, i deserti aridi, i laghi, le sorgenti calde sono abitate da insetti. Soltanto il mare non è stato colonizzato perché tranne alcune specie che vivono sulla spiaggia, solo un piccolo numero è capace di svilupparvisi. Deserto libico Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: adattabilità Gli insetti si sono adattati a diversi modi di vita e alcuni dei più importanti adattamenti sono connesse alle abitudini alimentari. Le mandibole, che sono in realtà arti modificati, sono adatte a prendere sia cibi solidi che liquidi. Soltanto poche cose non vengono attaccate dagli insetti. Tutte le piante, tranne forse solo quelle marine, hanno almeno un insetto ospite. Parassiti Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: il volo L’acquisizione del volo è una chiave fondamentale per comprendere il grande successo degli insetti. Un organismo volante può fuggire più facilmente ai predatori terrestri, reperire il cibo, incontrare individui dell’altro sesso ed accoppiarsi. Può diffondersi meglio in altri habitat. Heliconiu elpomene, farfalla del Sud America Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: il volo Gli insetti dispongono di una o due coppie di ali che battono con una velocità elevatissima grazie a muscoli molto efficienti. Le ali sembrerebbero essere un’estensione dell’esoscheletro cuticulare e non una modificazione di altre appendici del tronco, così gli insetti hanno strutture per volare senza aver dovuto sacrificare gli arti. Al contrario i vertebrati volanti sono in genere lenti negli spostamenti terrestri. L’ala degli insetti è analoga ma non omologa all'ala di altri animali volanti come uccelli e pipistrelli Ali di mosca

Gli insetti: le ali La classificazione degli insetti dipende in gran parte dalle ali. Il nome degli ordini spesso termina in –ptera, dal greco pteron, ala. Diptera significa “due ali”, Aptera “senza ali”, Lepidoptera vuol dire “ali a scaglie”. Particolare ala di farfalla Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: i nomi delle ali Tegmine, ala sclerificata Cavalletta Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: i nomi delle ali Emielitra, degli eterotteri: ha la prima metà coriacea e l'estremità membranosa. Cimice Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: i nomi delle ali Elitra: ala anteriore rigida dei coleotteri Coccinella Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: la metamorfosi Il ciclo biologico di molti insetti prevede una metamorfosi. Se l a metamorfosi è incompleta (Eterometabolia) gli individui assomigliano agli adulti a parte le dimensioni ridotte e le diverse proporzioni corporee. Il ciclo ontogenetico dell’animale progredisce attraverso una successione di mute. Immagine DIA INDIRE: 28 Immagine DIA INDIRE: Cavalletta

Gli insetti: la metamorfosi Se la metamorfosi è completa (Olometabolia) la forma larvale è completamente diversa dalla forma adulta. Dall’uovo (1) nasce una larva vermiforme (2) che solo dopo un periodo di profonda trasformazione in stadio di pupa immobile (3) diventa adulto (4). Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: la metamorfosi Negli Insetti olometaboli la metamorfosi è un processo breve, irreversibile e complesso che coinvolge fenomeni di istolisi (distruzione cellulare dei tessuti), istogenesi (creazione di nuovi tessuti) e marcate modificazioni. Essa è caratterizzata da due periodi di muta; la muta ninfale e la muta immaginale. La metamorfosi comincia al culmine della muta ninfale; fenomeni istogenetici assicurano la formazione degli organi propri dell'adulto. Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: la metamorfosi L'organogenesi avviene a partire da organi già esistenti, oppure da strutture quiescenti durante gli stadi larvali chiamati dischi immaginali. Il processo di differenziazione dei nuovi tessuti richiede la presenza di cellule poco differenziate o del tutto indifferenziate: gli istoblasti, che prolificano e si differenziano secondo i piani genetici. I fenomeni di istolisi riguardano i soli organi o tessuti larvali (tubo digerente, muscoli, trachee, epidermide, ghiandole, ecc. ) e sono determinati dall'attivazione dei lisosomi (enzimi capaci di distruggere i tessuti). Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: la metamorfosi Anche la metamorfosi gioca un ruolo importante nel successo evolutivo. Quando due stadi si nutrono di cibi diversi, per esempio i bruchi che si nutrono di foglie e le farfalle che succhiano nettare , una data area può chiaramente sostenere più insetti di quanti ne potrebbe sopportare se questi si nutrissero di un solo cibo nel corso della loro esistenza. Immagine DIA INDIRE:

Gli insetti: la metamorfosi I vari stadi non entrano in competizione ed anzi spesso colonizzano habitat diversi. La maggior parte degli insetti presenta metamorfosi completa. Gli insetti olometaboli, ovvero a metamorfosi completa (in verde nel grafico) rappresentano l’ 83% degli insetti lepidotteri 16% ditteri 12% imenotteri 13% neuroptera, trichoptera, siphonaptera… 4% coleotteri 38%

Gli insetti: la metamorfosi Negli Insetti olometaboli dalle uova si sviluppano larve vermiformi La nascita delle larve nella farfalla cavolaia Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: la metamorfosi La fase larvale è essenzialmente trofica, dedicata cioè all’accrescimento dell’organismo. La larva va incontro a successive mute, mano che l’incremento delle dimensioni lo richiede. Bruco di Saturnia intento a nutrirsi di foglie di rosa

Gli insetti: la metamorfosi Dopo diverse mute la larva si rinchiude all’interno di un bozzolo. Lo stadio di crisalide 0 pupa ha durata molto variabile da specie; in questa fase dello sviluppo la crisalide è completamente immobile, ma all'interno la larva subisce profondi cambiamenti e sviluppa le ali. Immagine DIA INDIRE: Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: la metamorfosi Una volta che l'insetto all'interno si è formato, inizia a spingere contro il guscio della crisalide che si rompe permettendo l'uscita dell'adulto. Le crisalidi possono essere di varie forme e colori e possono essere sospese, interrate o protette da un bozzolo. Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: la metamorfosi L’adulto ha tipicamente il compito di garantire attraverso l’accoppiamento la riproduzione e la diffusione della prole in altri ambienti. Immagine DIA INDIRE:

Gli insetti: la metamorfosi L’adulto perciò è spesso dotato di ali Immagine DIA INDIRE:

Gli insetti: la riproduzione La riproduzione negli insetti è di norma di tipo sessuale e prevede gonocorismo, cioè individui di sesso diverso. I partner si incontrano e si riconoscono tramite vari segnali: colori ( le farfalle), emissioni di suoni (grilli), sostanze odorose-feromoni (falene). Falena Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: la riproduzione La fecondazione in genere è interna e nella maggior parte degli insetti avviene durante l’ accoppiamento. Solo in poche specie il maschio depone una spermatofora, una massa di spermi avvolti in materiali accessori, che la femmina raccoglie ed inserisce nel corpo. La spermateca è la struttura che accoglie gli spermi e li conserva per consentire la fecondazione di più di una generazione di ovociti. Insetti stecco in accoppiamento

Gli insetti: la riproduzione In molti insetti l’accoppiamento è un evento che si realizza una sola volta nella vita. Dopo l’accoppiamento e la fecondazione la femmina depone le uova sopra o dentro un substrato alimentare del quale le larve si nutriranno dopo la schiusa delle uova. Moscerini della frutta in accoppiamento

Gli insetti: la riproduzione Per quanto gli insetti siano di solito ovipari e la femmina deponga una grande quantità di uova, non mancano casi diversi: alcune mosche rilasciano una prole già autonoma, di solito un individuo alla volta. Uova di insetti stecco con opercolo già aperto

Gli insetti: la partenogenesi La partenogenesi è una forma di riproduzione che comporta lo sviluppo dell’uovo non fecondato. Può essere obbligatoria continua, obbligatoria ciclica con alternarsi di generazioni anfigoniche e partenogenetiche, facoltativa come avviene per l’ape domestica la cui regina genera maschi se non apre la spermateca o femmine se la apre. La partenogenesi dell’insetto stecco è detta occasionale e si verifica solo se le femmine si trovano in certe condizioni ambientali che non permettono loro di incontrare un maschio; nascono solo femmine. Immagine DIA INDIRE:

Gli insetti: il mimetismo Tra le strategie difensive, una delle più utilizzate è il mimetismo Immagine DIA INDIRE Il mimetismo batesiano è basato sull’inganno e consiste nella somiglianza di una specie commestibile con un’altra non commestibile o pericolosa. Questa Lateraria phosphorea presenta macchie a forma di occhi sulle ali, la cui funzione è quella di spaventare gli uccelli.

Gli insetti: il mimetismo Altra strategia è il mimetismo criptico come nel caso dell’insetto stecco (Bacillus rossius), che è identico ad un ramoscello.

Gli insetti: morfologia Il corpo dell’insetto è ripartito in tre regioni: capo, torace e addome. L’organizzazione ripetitiva è ben evidente a livello di torace ed addome, mentre nella regione cefalica i metameri risultano fusi tra loro. La regione toracica è dotata di tre coppie di zampe ed una o due coppie di ali. Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: morfologia Immagine tratta da www. ducabruzzi. it/contributi. html 48

Gli insetti: morfologia 49 Immagine DIA INDIRE:

Gli insetti: il capo Il capo presenta una coppia di occhi composti. Primo piano libellula Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: il capo Il capo presenta una coppia di antenne. Lucciola Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: il capo Gli insetti presentano specializzazioni boccali utilizzate per masticare, per raccogliere liquidi, per aspirare. Capo di farfalla. Notare la lunghissima tromba avvolta a spirale dell’apparato boccale Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: il capo Apparato boccale di cavalletta Immagine DIA INDIRE

Gli insetti: il sistema nervoso Il sistema nervoso degli insetti corrisponde ad una coppia di cordoni neurali caratterizzati dalla presenza di diversi gangli segmentali intercalati. I due cordoni convergono in corrispondenza del capo dove i gangli danno luogo alla formazione cerebrale localizzata vicino alle antenne, agli occhi e a tutti gli organi sensoriali. Immagine tratta da www. insetti. org

Gli insetti: il sistema nervoso Grazie a queste strutture cerebrali, gli insetti sono in grado di impegnarsi in comportamenti elaborati, anche se queste prestazioni risultano in gran parte di natura innata. Anche la complessa organizzazione sociale di api e formiche sembra essere ereditaria. Cella di Apis mellifica Immagine DIA INDIRE

Uomini e insetti Gli insetti, tanto numerosi, diversificati e diffusi hanno ovviamente un impatto notevolissimo sugli altri organismi e giocano un ruolo molto importante negli ecosistemi come predatori, parassiti e detritivori. Anche l’impatto sulle attività umane è notevole. Da un lato sono responsabili dell’impollinazione delle piante in varie attività agricole e vivaistiche (per la produzione di cereali, di frutta, verdura, piante e fiori ornamentali). Apis mellifica Immagine DIA INDIRE

Uomini e insetti D’altra parte, a causa della loro efficienza, molti insetti sono divenuti un flagello per le coltivazioni, soprattutto per le monoculture e per le derrate conservate dall'uomo, e da ciò è derivato l'interesse pratico verso di loro, interesse che il più delle volte mira a distruggerli. Filossera, fitofago della vite Immagine DIA INDIRE

Uomini e insetti Nelle regioni africane, gli insetti distruggono circa il 75% delle derrate alimentari, ma nei paesi avanzati le cose non vanno meglio. Gli Stati Uniti ogni anno spendono miliardi di dollari per distruggerli ed irrorano le piantagioni di dosi massive dei più pericolosi veleni prodotti Parassiti dei piselli Immagine DIA INDIRE

Uomini e insetti Gli insetti sono anche vettori di numerose malattie, tra cui la malaria e la malattia del sonno, che continuano ad essere veri flagelli. Immagine DIA INDIRE

Uomini e insetti Per quanti tentativi vengano messi in atto, la nostra specie non è ancora riuscita a mettere in discussione la superiorità degli insetti. “Le cimici non sono destinate a conquistare la Terra per il semplice fatto che ne sono già in possesso. Sarà perciò opportuno stabilire rapporti meno conflittuali con i nostri padroni di casa” T. Eisner Cornell University

Sitografia http: //www. ducabruzzi. it/contributi. html sezione Patologia ed Entomologia vegetale http: //www. insetti. org/ http: //www. lucianabartolini. net/ immagini insetti http: //www. indire. it/archivi/dia/ immagini http: //www. webalice. it/leonardo. melchionda/insetti. htm http: //www. linnea. it/ http: //www. legambientearcipelagotoscano. it/biodiversita/invertebratiterrestri/insetti. htm http: //omodeo. anisn. it/omodeo/artropodi. htm