Hmyz: obecná charakteristika, vývoj, stavba, druhová rozmanitost, rozmnožování

Hmyz je skupina členovců, která za více než 400 milionů let historického vývoje dala vzniknout obrovské rozmanitosti forem života, biotopů a druhové skladby. Bylo popsáno přibližně milion druhů různého hmyzu, což představuje 70–75 % všech živočišných druhů žijících na Zemi. Odhaduje se, že na Zemi žije miliarda miliard hmyzu! Tato zvířata obývají všechny kontinenty od polárních šířek po tropické pralesy a pouště, od plání po věčný sníh. Hmyz zabírá obrovské množství ekologických nik – živí se živými nebo mrtvými rostlinami, živí se jiným hmyzem a na těle nebo ve vnitřních orgánech vyšších živočichů.

Struktura

Navzdory rozmanitosti forem je však společným rozlišovacím znakem této skupiny přítomnost tří párů nohou na hrudních segmentech. Odtud druhé jméno nadtřídy – Hexapoda, tedy „šestinohý“.

Vnější struktura na příkladu dospělého mravence: 1 – hlava 2 – hrudník 3 – břicho 4 – oči 5 – tykadla 6 – hypostigma 7 – pterostigma

Nahoře je tělo hmyzu obvykle pokryto chitinózní skořápkou, kutikulou, která u těchto zvířat slouží jako vnější kostra. Dospělý hmyz (imago) má zpravidla tělo skládající se z hlavy, hrudníku a jedenáctidílného břicha. K hrudní oblasti je připojeno šest nohou a křídla má také okřídlený hmyz.

Hmyz dýchá pomocí tracheálního systému nebo celého povrchu těla.

Nervový systém se skládá z řady nervových ganglií nebo ganglií, ze kterých vycházejí nervy. U vyššího hmyzu počet ganglií klesá v důsledku jejich kombinace na 2–3 nebo dokonce na jednu, což souvisí s jejich komplexním chováním.

Trávicí soustava hmyzu se také vyznačuje řadou společných znaků. Jeho základem je trávicí kanál, morfologicky (ve stavbě) se skládá z předního, středního a zadního střeva. V závislosti na konzumované potravě a způsobu trávení se u různého hmyzu liší délka trávicího traktu a vývoj jeho jednotlivých částí.

Starověký primitivní (bezkřídlý) hmyz se objevil před 350-400 miliony let v období devonu. Okřídlený – před 280-350 miliony let. Hmyz jsou velmi rozmanitá stvoření. Liší se nejen vzhledem, ale i biologií, individuálním vývojem, typy přeměn, způsoby adaptace na prostředí, péčí o potomstvo.

Vývoj

Hmyz začíná svůj život vajíčky, jejichž vzhled a tvar jsou velmi rozmanité. Vejce se také kladou různými způsoby: po jednom, ve skupinách, otevřeně, ponořená do substrátu nebo různě zakrytá. Rozmanitost tvarů vajec a způsobů jejich kladení dokonce umožňuje určit určité skupiny hmyzu s přesností na rod a druh. Ve vajíčku dochází k embryonálnímu vývoji hmyzu, jehož výsledkem je tvorba larvy. Larva se tak či onak vynoří z vaječné skořápky. Žere a roste, ale roste jen když líná.

Nedokončený vývoj: sarančata

Přeměna larvy v dospělce se nazývá metamorfóza. Existují dva hlavní typy vývoje – neúplný a úplný. Když metamorfóza není úplná, z vajíček se vylíhnou larvy, které vypadají jako menší kopie dospělých jedinců. Jediný rozdíl je v tom, že nemají reprodukční systém a pouze základy křídel. Během svlékání rostou a po obcházení stádia kukly se stávají dospělci. Při úplné metamorfóze se larva nejprve promění v kuklu a teprve poté v dospělce. Existují tři hlavní typy kukel:

• otevřené nebo zdarma
• pokrytý, pokrytý tvrdou skořápkou
• skrytý, pokrytý ztvrdlou, nesvlečenou kůží, která působí jako falešný kokon.

Než se larva změní v kuklu, může vytvořit zámotek hedvábí jako bource morušového; Kukly denních motýlů často nejsou ničím zakryté. Jiný hmyz v předvečer zakuklení hledá nějaký úkryt: praskliny pod kůrou, srolované listy nebo se zahrabávají do země. Mnoho hmyzu má nepohyblivé kukly. Kukly komárů dobře plavou a kukly lacewing se plazí. Pod skořápkou kukly dochází ke složitým přeměnám, v jejichž důsledku se tvoří orgány imago.

Reprodukce

Rozmnožování u většiny hmyzu je doprovázeno pářením a oplodněním a je spojeno s účastí dvou pohlaví. Hmyz však má také jiné způsoby reprodukce:

• viviparita – vajíčka dozrávají v těle samice a larvy se okamžitě objevují (například na Madagaskaru a řadě dalších švábů). Pro pozorovatele to vypadá, jako by hmyz „porodil“, ale tento proces je zcela odlišný od gestace u lidí a vyšších savců.
• partenogeneze – rozmnožování bez účasti samce, kdy samice klade neoplozená vajíčka a z nich vylézají larvy. Vyskytuje se velmi běžně u paličáka, ale vyskytuje se i v mnoha dalších skupinách – u švábů, kudlanek a veškerého společenského hmyzu (u včel, vos, mravenců a čmeláků se pracovní jedinci objevují právě z neoplozených vajíček).
• pedogeneze je zvláštní případ partenogeneze, schopnosti reprodukce v larválním stádiu. Vyskytuje se u vějířovců, brouků micromalthus, pakomárů žlučových a pytlovitých.
• polyembryonie – vývoj několika embryí z jedné zygoty. Zajímavé je, že kromě hmyzu je pozorován také u pásovců a mechovců.

Dimorfismus

Samec (vlevo) a samice nosorožce (Oryctes nasicornis) vykazují pohlavní dimorfismus: samec má roh, samice ne

U dospělého hmyzu je často pozorován pohlavní dimorfismus a v některých případech polymorfismus. Nejběžnější typ polymorfismu je sexuální, vlastní sociálnímu hmyzu (včely, mravenci, vosy, termiti). Jiný typ polymorfismu lze nazvat environmentální, protože k němu dochází pod vlivem vnějšího prostředí (například přítomnost a množství dostupné potravy). Příkladem ekologického polymorfismu je sezónní polymorfismus: generace stejných druhů, které se objevují v různých měsících, se od sebe liší. Například u motýla nočního (podobný kopřivce a patří do stejné čeledi nymfalidů) se jarní a letní generace liší jak barvou, tak velikostí.

Hmyz s neúplnou metamorfózou

Primární bezkřídlí

Uvažujme hmyz s neúplnou metamorfózou. Jsou to především nejstarší a primitivní primární bezkřídlí tvorové, jejichž předkové nikdy neměli křídla. Tento hmyz je reprezentován 4 řády:

Ušatec dvouocasý, nezaměňovat s Ušákem

• bessyazhkovye nebo protura (Protura),
• ocasy nebo ocasy (Collembola),
• dvouocasý nebo vidličkový (Diplura)
• Štětinoocasý (Thysanura).

Ocasy jsou zajímavé tím, že jsou rozšířené po celé Zemi a pronikají dále než jiný hmyz do Arktidy a vrchovin. Některé druhy dokonce žijí v Antarktidě!

švábi

Madagaskarští švábi. Mimochodem, toto je také příklad sexuálního dimorfismu

Hmyz z nadřádu švábů (švábi, termiti, kudlanky) si není podobný v životním stylu a vzhledu, ale má společné předky, kteří žili přibližně před 350 miliony let. Nejstarší a primitivní z nich jsou švábi (Blattoptera). Z více než 4,5 tisíce druhů švábů je jen pár druhů otravným společníkem člověka, ostatní žijí ve volné přírodě na nejrůznějších místech.

Termiti a kudlanky jsou specializované skupiny. Termiti (Isoptera) jsou sociální hmyz s výrazným polymorfismem. Svým chováním a způsobem života se blíží včelám a mravencům, ale výrazně se od nich liší morfologicky. Se svými silnými čelistmi jsou termiti schopni rozemlít cokoli, což ve svých stanovištích způsobí velké škody. Velké, protáhlé tělo kudlanek nábožných (Mantodea) má charakteristický postoj, odtud jejich název. Zdání kudlanek však klame. Jsou to děsiví predátoři, kteří svou kořist nemilosrdně zabíjejí svými silnými čelistmi.

• mramorový šváb
• Turkmenský šváb
• Argentinský šváb
• Smrtihlavý šváb

tyčový hmyz

Australský paličák se živí eukalyptem a jeho vajíčka se vyvíjejí v mraveništích

Zajímaví jsou i zástupci řádu strašilkového nebo paličkovitého hmyzu (Phasmatodea). Tyčinkový hmyz žije převážně v tropech, s výjimkou 7 druhů nalezených v Zakavkazsku, Střední Asii a Jižním Primoryu. Těmto úžasným tvorům se říká přízračná stvoření, protože mají nejrozmanitější tvary těla (klacky, listy atd.), díky čemuž jsou ve svých stanovištích zcela neviditelní. Tyčinkový hmyz se rozmnožuje převážně partenogenezí.

Orthoptera

Řád Orthoptera zahrnuje: kobylky, kobylky, cvrčky, krtonožky a sarančata. Řád zahrnuje více než 20 tisíc druhů – 24481 2013 druhů k roku 651, včetně XNUMX fosilních druhů. Vyhynulí zástupci jsou známi již z období karbonu. Orthoptera se vyznačují silnými nohami přizpůsobenými pro skákání. Dalším jejich rysem je přítomnost zvláštních orgánů u samců, které produkují zvuky – skřípání nebo cvrlikání, a také přítomnost sluchových orgánů, které se také nacházejí na nohou.

• Domácí kriket
• Dvoutečný kriket
• banánový kriket
• Saranče stěhovavé
• italský pruský
• Kobylka marocká
• Modrokřídlá klisnička
• Kobylka běločelá

Postel chyby

Larvy ploštice Leptoglossus clypealis, živící se pistáciovými stromy

V podřádu štěnice domácí (Heteroptera) se setkáváme s parazity zvířat i lidí, škůdci rostlin, volně žijícími i druhotnými vodními (do vody vrácenými) formami. Štěnice jsou starověký hmyz známý již z období karbonu. V současné době existuje asi 40 tisíc druhů štěnic. Říká se jim také hemipterani, protože přední část elytry štěnic je chitinózní a zadní část je měkká membrána. Všechny chyby mírných zeměpisných šířek vydávají štiplavý zápach, zatímco tropické naopak vydávají aroma připomínající vůni narcisů nebo hyacintů. Předpokládá se, že jde o prostředek k zastrašování. Štěnice sající krev žijí v norách a hnízdech a mohou být přenašeči patogenů řady infekčních chorob. Boj proti nim komplikuje jejich schopnost podstupovat dlouhodobý (až šestiměsíční) půst.

Ostrov vln

Podřád Homoptera zahrnuje různé cikády, brouky travní, mšice, šupinatý hmyz a šupinatý hmyz. Mšice a blechy jsou vážnými škůdci rostlin. Mezi cikádami najdeme jeden z nejdéle žijících hmyzů. Jedná se o americké periodikum cikáda, jejíž larvy se vyvíjejí 17 let.

Lucerna Pyrops candelaria

Hmyz s úplnou transformací

Brouci

Brouci (Coleoptera) nebo Coleoptera jsou tak pojmenováni, protože plně chitinizovali elytru. Mezi hmyzem zaujímají brouci první místo v počtu druhů (téměř 400 tisíc druhů ve světové fauně a více než 14 tisíc v Rusku). Brouci, stejně jako další nové řády hmyzu, se vyvíjejí podle typu úplné přeměny. Obecně jsou si všichni brouci podobní, ale velmi se liší velikostí a hmotností: od 0,25 mm do 18 cm a od 0,4 mg do 30 g. Brouci jsou známi již z období permu. Žijí všude. Většina z nich se živí rostlinami a organickou hmotou, ale najdou se i predátoři. Larvy brouků se vyvíjejí v půdě a na rostlinách nebo uvnitř nich. Mezi brouky je známo mnoho nebezpečných škůdců; dravé druhy jsou obecně prospěšné.

• Zofobas
• jelen brouk
• slunéčko sedmitečné
• parna alpská
• Chruščovův mramor
• stodola weevil
• košile
• moučný brouk

Hymenoptera

Hymenoptera (vosy a včely) a Diptera (mouchy)

Na rozdíl od brouků jsou jednotliví zástupci řádu blanokřídlí (Hymenoptera) velmi malí (do 0,1 mm). Patří mezi ně dobře známý hmyz: mravenci, včely, vosy, čmeláci. Dospělí blanokřídlí mají dva páry průhledných křídel s malým počtem žilek, ale existují i ​​tací, jako mravenci dělnice a někteří další, kteří křídla nemají vůbec žádná. Je známo více než 150 tisíc druhů blanokřídlých. 23 druhů Hymenoptera (včetně 8 druhů čmeláků) je uvedeno v Červené knize Ruska. Mezi tímto hmyzem existuje mnoho býložravých druhů, které poškozují různé části rostlin (pily a horntaily). Některé druhy se živí nektarem a pylem (včely a vosy), vyskytují se i parazité jiného hmyzu (vosy ichneumonové). Některé vosy jsou aktivní predátoři. Většina mravenců, včel a vos žije v rodinách. Existují hnízda vos, která dosahují obrovských rozměrů a mohou existovat až 35 let a počet jedinců v hnízdě může dosáhnout 100 tisíc.

• Požární mravenci
• Smaragdová vosa šváb
• blastophaga vosa

Dvoukřídlí

Na Zemi jsou rozšířeni zástupci řádu Diptera (Diptera). Tento vysoce organizovaný hmyz počtem druhů (přes 150 tisíc) i počtem zaujímá jedno z prvních míst mezi škodlivými členovci. Jedná se o nejnebezpečnější pijavice krve (komáři, pakomáři, pakomáři, komáři, jezdci, muchničky atd.), kteří nejen obtěžují lidi a zvířata, ale také přenášejí patogeny různých chorob: horečka, tularémie atd.

• Malí lvi
• Skuteční komáři (culexes)
• Vznášedlo čmelák

Motýly

Zástupci nejznámějšího a nejbarevnějšího řádu hmyzu jsou motýli (Lepidoptera). Jedná se o evolučně mladou skupinu, která se objevila současně s kvetoucími rostlinami. Extrémní rozmanitost barev a tvarů k nim přitahovala pozornost badatelů a dalších již od starověku. Motýli přitahují pozornost, stejně jako krásné květiny. Ne nadarmo staří lidé věřili, že motýli pocházejí z květin, které se odtrhly od rostlin. Zřejmě proto se mezi zástupci tohoto řádu vyskytuje tolik forem s mytologickými jmény: Apollo, Cypris, Hector, Menelaus atd. Nyní je známo více než 158 tisíc druhů motýlů, kteří jsou rozšířeni na všech kontinentech a ostrovech, kromě Antarktida. Jedinečná bohatost barev a vzorů motýlů je spojena nejen s pestrostí pigmentů, ale také s jemnou strukturou šupin pokrývajících jejich křídla. Larvy motýlů mají hryzavé čelisti, díky kterým poškozují různé části rostlin, ale i výrobky ze srsti a vlny (můry). A jako by kompenzovali škody způsobené housenkami, motýli opylují rostliny a podporují vzhled semen a plodů.

• Volňanka
• Epascestria pustulalis

Smysl v lidském životě

Od pradávna trpěl člověk hmyzem, z nichž většina má obrovskou schopnost rozmnožování. Hmyz by měl být považován za nejvážnějšího konkurenta lidí, pokud jde o potraviny a průmyslové suroviny, protože se živí stejnými přírodními produkty jako lidé. Kromě toho může mnoho hmyzu způsobit velké škody na našem zdraví. Ne každý hmyz je však škodlivý. Mezi nimi je mnoho užitečných, jako jsou včely, které nám dávají cenný produkt – med – a opylují rostliny. Mezi opylovače patří také některé vosy, mouchy a brouci. Další skupinu hospodářsky užitečného hmyzu tvoří velké množství predátorů a parazitů hmyzích škůdců. Patří mezi ně vosy ichneumon, parazitické vosy, berušky, střevlíci, ohniví brouci a kudlanky.

Za nejkrásnější jsou považováni motýli z rodu Morpho. Na fotografii: nově vylíhlý Morpho peleides (lat. Morpho peleides)

Evoluční výhody

Rozkvět třídy hmyzu je spojen s jejich charakteristickými svaly, klouby, kloubovým tělem a úpony, chitinózní kostrou a schopností létat.

• Výhodou malých jedinců je, že mohou obsadit místa, která jsou pro větší nepřístupná.
• Další výhodou spojenou s malou velikostí organismů jsou změny ve velikosti a síle svalů. Mravenec, vosa a další hmyz mohou zvednout předmět 10-15krát těžší, než je jejich vlastní váha, což je u jiných druhů, jako jsou myši, sloni, lidé, nemožné (nejsilnější vzpěrači zvedají závaží 2-3krát těžší, než je jejich vlastní váha) .
• Nespornou výhodou je chování. Provádí se v důsledku fungování nervového systému a zpravidla se projevuje motorickou aktivitou. Podněty jsou vnímány smysly a přenášeny přes nervový systém, pomocí kterého hmyz provádí příslušné reakce – reflexy. Každý druh má určité reflexy, nazývané vrozené nebo dědičné. Díky nim se hmyz živí, chrání a rozmnožuje. Mnohé projevy této třídy zvířat se zdají být „inteligentní“ – stavba plástů, sběr nektaru. Jednání hmyzu je instinktivní a určuje chování zvířete i při vylíhnutí. Hmyz má krátký život a nemá čas se učit. Vznik neočekávaných nebezpečí je doprovázen velkými ztrátami. Jejich přežití a prosperita svědčí o silné schopnosti získávat nové (podmíněné) reflexy.