Насекомите: видове, биология, метаморфоза и роля в екосистемите

Насекомите имат екзоскелет (скелет отвън). Скелетите им са изградени от тънки, твърди парчета или пластини, подобни на броня, направени от хитин. Всички тези части заедно образуват твърд слой около тялото на насекомото. Екзоскелетът предпазва насекомото.

Тялото на насекомите се състои от три основни части: глава, гръден кош и корем. На главата се намират съставните очи на насекомото, двете му антени (те усещат и миришат) и устата.

Върху гръдния кош насекомите имат крила и крака. Всички насекоми имат шест крака (три чифта съединени крака) и обикновено четири крила (два чифта).

Коремът е задната част на насекомото. В коремчето се намират стомахът, сърцето и отделителната система, където се изхвърлят отпадъците от тялото на насекомото. Пчелите имат и жило в задната част на коремчето.

Точно както нашите мускули се свързват с костите, за да ни накарат да ходим и да се изправяме, така и мускулите на насекомото се свързват с екзоскелета, за да го накарат да ходи и да се движи. Мускулите им се намират от вътрешната страна на скелета.

Насекомите са студенокръвни, което означава, че не могат да контролират телесната си температура. Това означава, че насекомите не са добри в оцеляването на студ, поне на открито. През зимата много от насекомите изпадат в т.нар. диапауза, която е версията на хибернацията при насекомите. Някои насекоми, като хлебарките, не могат да изпаднат в диапауза и ще умрат, ако навън стане твърде студено. Ето защо хлебарките обичат да живеят в топлите къщи на хората.

Дихателна и кръвоносна система

Насекомите дишат без бели дробове. Има система от вътрешни тръби и торбички, през които газовете дифузират или се изпомпват активно. Въздухът се вкарва през отвори отстрани на коремчето, наречени спиракули. Кислородът достига до тъканите, които се нуждаят от него, чрез трахеята (елемент 8 на схемата).

Много ларви на насекоми живеят във вода. Много от тях имат хриле, които могат да извличат разтворения във водата кислород. Други трябва да се издигнат до повърхността на водата, за да получат въздух, който може да бъде задържан или уловен в специални части на тялото им.

Възрастните насекоми използват много кислород, когато летят. Той им е необходим за летателните мускули - най-активната тъкан, позната в биологията. Летателните мускули използват кислород с огромна скорост: 100 куб. см кислород за всеки куб. см тъкан на час. При тази система най-големият диаметър, който може да има един мускул (и въпреки това да консумира кислород с тази скорост), е около 0,5 cm. Дори и със специални допълнителни приспособления, насекомите не могат да станат по-големи от около 11 cm. Най-големите тела на насекомите са големи колкото на мишка.

Някои насекоми използват и молекула, наречена хемоцианин, която върши същата работа като хемоглобина при гръбначните животни (но не толкова ефективно). Кръвоносната система на насекомите няма вени или артерии. Кръвта" се нарича хемолимфа и се движи в пространството, наречено хемоцел. Органите се намират в хемоцелуса и се къпят в хемолимфата. Сърцето" не е нищо повече от една тръба, която пулсира (стиска).

Как растат насекомите

Насекомите започват живота си като яйце. Обикновено женското насекомо снася яйцата, но някои видове имат живо раждане (яйцата се развиват в майката). Яйцата са малки, но обикновено могат да се видят с невъоръжено око.

Въпреки че възрастните са по-големи, за да се видят детайлите, е необходима лупа или бинокулярен микроскоп. Професионалните ентомолози използват бинокулярен микроскоп, за да идентифицират насекомите, както и печатен справочник. Насекомите са твърде много, за да може някой да ги запомни всичките, и повечето ентомолози са специализирани само в един или два разреда.

След излюпването на яйцата могат да се наблюдават два вида развитие. При някои насекоми се наблюдава така наречената "непълна метаморфоза". Това означава, че от яйцето излиза малко насекомо, наречено нимфа, което изглежда почти по същия начин като възрастното насекомо. Когато нимфата порасне, тя не променя външния си вид, а само размера си. Тя преминава през няколко стадия, наречени "инстари". По този начин растат и скакалците.

При други насекоми метаморфозата е пълна, което означава, че малката ларва, която излиза от яйцето, изглежда съвсем различно от възрастното насекомо. Насекомите, които имат пълна метаморфоза, обикновено излизат от яйцето като ларва, която обикновено прилича на червей. Ларвата се храни с храна и се уголемява, докато се превърне в какавида. Какавидите на пеперудите (множествено число на думата какавида) често се намират в пашкули. Вътре в пашкула насекомото променя външния си вид и често му израстват крила. Когато пашкулът се отвори, от него излиза възрастното насекомо. При много насекоми метаморфозата е пълна, например при бръмбарите, пеперудите и молците, както и при мухите. Стадият на развитие на възрастните се нарича имаго.

Произход на насекомите

Най-старата известна вкаменелост на насекомо е девонската Rhyniognatha от 411-милионната черна скала Rhynie. Възможно е повърхностно да е приличало на съвременното насекомо сребърна рибка. Този вид вече е притежавал мандибули от типа, който се свързва с крилатите насекоми, което предполага, че по това време крилата може вече да са се развили. По този начин анатомичните данни показват, че първите насекоми може да са се появили по-рано, през силурския период. Геномният анализ поставя произхода им още по-назад в ордовикския период.

Ако Rhyniognatha не е насекомо, тогава Rhyniella от същото място е първото известно насекомо. Също 411 mya.

Произход на крилата

През 2008 г. изследователите откриват най-стария известен в света отпечатък на цяло тяло на примитивно летящо насекомо - екземпляр на 300 милиона години от периода карбон.

Произходът на летенето на насекомите е неясен, тъй като изглежда, че най-ранните известни крилати насекоми са били способни да летят. Някои изчезнали насекоми са имали допълнителен чифт крила, прикрепени към първия сегмент на гръдния кош, като общият им брой е бил три чифта. Изглежда, че насекомите не са били особено успешна група животни, преди да развият крила.

Разредите на насекомите от горния карбон и долния перм включват както живи групи, така и редица палеозойски групи, които вече са изчезнали. През тази епоха някои гигантски форми, подобни на водни кончета, достигат дължина на крилата от 55 до 70 cm, което ги прави много по-големи от всички живи насекоми.

Възможно е този гигантизъм да се е дължал на по-високите нива на кислород в атмосферата, които са позволили по-голяма ефективност на дишането. Друг фактор може да е липсата на летящи гръбначни животни. Много от ранните групи са изчезнали по време на пермско-триаското измиране, най-голямото масово измиране в историята на Земята, преди около 252 милиона години.

Различните видове насекоми се разделят на групи, наречени разреди. Съществуват около 29 разреда насекоми. Най-големите разреди насекоми са изброени по-долу:

• При бръмбарите (разред Coleoptera) предният чифт крила е превърнат в твърда обвивка, която предпазва задните крила.
• Пеперудите и молците (разред Lepidoptera) имат големи, често пъстри крила.
• Мухите (разред Diptera) имат само две крила.
• Мравките, пчелите и осите (разред Hymenoptera) понякога имат жила и понякога живеят в големи колонии (като мравуняци).
• Истинските бръмбари (разред Hemiptera) имат дълга и тясна уста, подобна на сламка за пиене. Този вид уста се нарича човка.
• Скакалците (разред Orthoptera) обикновено могат да скачат с краката си. Хранят се с трева и житни растения.
• Odonata, водни кончета и пеперуди са най-добрите хищници на други насекоми. Както водните нимфи, така и летящите възрастни са месоядни.
• Phasmatodea, насекомите с пръчки и листа, е разред, който изцяло се основава на камуфлажа. В него влиза най-дългото насекомо в света - мегастикът на Чан.

Всички тези групи, с изключение на една (Odonata), са тясно свързани с растенията като източник на храна.

Паяците, скорпионите и други подобни животни не са насекоми - те са паякообразни. Паякообразните са членестоноги, които имат четири чифта крака. Стоножките също са членестоноги, но не са насекоми: те са в подтип, наречен Myriapoda.

В тази таксономия са изброени някои от най-известните групи насекоми.

• Archaeognatha (скачащи четинести опашки)
• Thysanura (сребърни рибки или четина)
• Palaeoptera (насекоми, които не могат да огъват крилата си над корема)
• Ephemeroptera (Майски пеперуди)
• Odonata
• Anisoptera (водни кончета)
• Zygoptera (пепелянки)
• Neoptera (насекоми, които могат да огъват крилата си над корема)
• Exopterygota sensu stricto
• Caloneurodea (изчезнал)
• Titanoptera (изчезнали)
• Protorthoptera (изчезнали)
• Plecoptera (каменни мухи, около 1700 вида)
• Embioptera (паяжинообразуватели, около 300 вида)
• Orthoptera (скакалци, щурци и скакалци)
• Zoraptera (един род, около 30 вида, приличат на термити)
• Dermaptera (ушанки)
• Dictyoptera
• Notoptera ~тентативен~
• Grylloblattidae (ледени пълзящи животни)
• Mantophasmatidae (открити през 2001 г., (гладиатори)
• Phasmatodea (пръчковидни насекоми, около 2500 вида) ~тентативни~
• Blattaria (хлебарки)
• Isoptera (термити)
• Mantodea (мантии)
• Parapneuroptera
• Psocoptera (книжни въшки)
• Thysanoptera (трипси)
• Phthiraptera (въшки)
• Hemiptera (истински бръмбари, 80 000 вида)
• Endopterygota или Holometabola (850 000 живи вида в единадесет разреда)
• Hymenoptera (мравки, пчели, оси, пилци)
• Coleoptera (бръмбари)
• Strepsiptera (паразити, които живеят предимно в други насекоми)
• Raphidioptera (змиеподобни)
• Megaloptera
• Neuroptera (насекоми с мрежести крила, например мравояди)
• Mecoptera (скорпиончета, могат да включват бълхи)
• Siphonaptera (бълхи)
• Diptera (истински мухи)
• Трихоптери (молци)
• Lepidoptera (молци и пеперуди)

Някои насекоми могат да бъдат вредители за хората по различни начини. Някои от тях са паразити, като например въшките и дървениците. Някои от тези паразитни насекоми разпространяват болести, например комарите разпространяват малария.

Много насекоми се хранят със селскостопански продукти (растения, предназначени за консумация от хората). Скакалците са пример за вредни насекоми, които се хранят с растения в селското стопанство.

Някои насекоми се използват от нас. Пчелите правят мед. От ларвите на някои молци се получава коприна, която хората използват за направата на дрехи. В някои части на света хората всъщност ядат насекоми. Яденето на насекоми за храна се нарича ентомофагия.

Много пчели и мухи опрашват растенията. Това означава, че насекомите помагат на растенията да създадат семена, като пренасят прашец от едно цвете на друго. Някои добри насекоми се хранят с вредни насекоми, като например бръмбарите (или божиите птици, или божиите кравички), които се хранят с акари. Много насекоми се хранят с мъртви растения и животни.

Пестициди

Хората често използват отрови, наречени инсектициди, за да убиват вредните насекоми. Инсектицидите не винаги действат. Понякога вредните насекоми стават резистентни към инсектицидите, което означава, че инсектицидите вече не им вредят. Както колорадският бръмбар, така и диамантеният молец са насекоми, които са устойчиви на много инсектициди.

Инсектицидите не унищожават само вредните насекоми; понякога се унищожават и много полезни насекоми. Когато се убиват полезни насекоми, като например тези, които се хранят с вредни насекоми, вредните насекоми могат да се върнат в по-голям брой от преди, защото вече не се хранят с полезни насекоми.