Stawonogi – owady
Już od 300 milionów lat owady doskonalą umiejętność latania. Władały powietrzem 150 milionów lat przed ptakami. Najbardziej biegłe w tej sztuce są ważki – swego rodzaju prototypy helikopterów.
jakie są cechy charakterystyczne owadów;
w jakim środowisku można spotkać owady;
jaką rolę pełnią owady w przyrodzie.
Przedstawisz środowisko życia, cechy morfologiczne i tryb życia owadów oraz wskażesz cechy adaptacyjne umożliwiające im opanowanie różnych środowisk.
Na podstawie schematu rozpoznasz przedstawiciela owadów, uwzględniając zewnętrzną budowę jego ciała.
Wykażesz związek modyfikacji aparatów gębowych z rodzajem pobieranego pokarmu.
Wykażesz związek między modyfikacją odnóży a środowiskiem życia owada.
Porównasz rozwój złożony z przeobrażeniem zupełnym i rozwój złożony z przeobrażeniem niezupełnym.
Omówisz pozytywne i negatywne znaczenie owadów w przyrodzie.
1. Gdzie żyją owady?
Owady stanowią 90 % gatunków wszystkich zwierząt. Niewątpliwie są gromadą zwierząt, która odniosła w ewolucji największy sukces, przejawiający się olbrzymią różnorodnością form i liczbą gatunków. Zdecydowana większość tych zwierząt żyje na lądzie i ma skrzydła, dzięki którym świetnie radzi sobie w powietrzu. Niektóre owady, np. rybiki, przerzutki i pchły, nie mają skrzydeł, ale poruszają się szybko, biegając lub skacząc. Nieliczne owady zamieszkują środowiska słodkowodne, tak jak niektóre wodne chrząszcze i pluskwiaki, kilka innych rodzajów owadów – otwarte wody morskie, a jeszcze inne żyją w nadmorskiej strefie pływów.
2. Ogólna budowa ciała owadów
Tak jak inne stawonogi, mają ciało pokryte chitynowym oskórkiem.
Ciało owadów jest podzielone na segmenty, które tworzą trzy odcinki: głowę, tułów i odwłok.
Na głowie występuje aparat gębowyaparat gębowy oraz narządy zmysłów: jedna para czułkówczułków i oczy.
Aparat gębowy powstał w toku ewolucji z odnóży usytuowanych z przodu głowy, tzw. odnóży gębowych. Umożliwia owadom pobieranie różnorodnego pokarmu.
Czułki są członowanymi, nitkowatymi wyrostkami, które służą do odbierania bodźców dotykowych, zapachowych i dźwiękowych.
Na tułowiu owadów znajdują się trzy pary odnóży krocznych połączonych stawami i zazwyczaj dwie pary skrzydeł.
Galeria składa się z fotografii przedstawicieli owadów
Zdjęcie po lewej: pchła szczurza, mikroskop świetlny, powiększenie 10×.
Zdjęcie po prawej: pchła psia, elektronowy mikroskop skaningowy, powiększenie 10×
Zdjęcie po lewej: rusałka pawik.
Zdjęcie po prawej: skaningowy mikroskop elektronowy, powiększenie 100×
Problem badawczy: Jakie są przystosowania patyczaka indyjskiego do życia w środowisku, w którym występuje?
fotografie dorosłego patyczaka.
Zaobserwuj budowę zewnętrzną patyczaka. Zwróć uwagę na jego charakterystyczne cechy.
Ustal jego przystosowania do życia na lądzie.
3. Aparaty gębowe owadów
Budowa aparatów gębowych owadów zależy od rodzaju pokarmu, którym się żywią, oraz sposobu jego pobierania i rozdrabniania. Dlatego wykształciło się kilka typów aparatów gębowych. Wyróżnia się:
aparat gębowy gryzący;
aparat gębowy gryząco‑liżący;
aparat gębowy ssący;
aparat gębowy kłująco‑ssący;
aparat gębowy liżący.
Aparat gębowy gryzący tworzą bardzo silnie rozwinięte, ząbkowane żuwaczki i szczęki. Jest przystosowany do pobierania pokarmu o konsystencji stałej. Taki typ aparatu gębowego występuje zarówno u owadów roślinożernych (pasikoniki, szarańcza i chrząszcze roślinożerne), jak i u drapieżnych (ważki, modliszki).
Aparat gębowy gryząco‑liżący zbudowany jest przede wszystkim z silnych żuwaczek, które umożliwiają gryzienie i ugniatanie pokarmu lub innych substancji (np. wosku), oraz długiego, owłosionego języczka, służącego do wysysania nektaru i pobierania wody. Występuje u pszczół, trzmieli i os.
Aparat gębowy ssący składa się z przekształconych szczęk, które tworzą długą, cienką, spiralnie zwiniętą ssawkę, używaną do pobierania płynnego nektaru, tkwiącego bardzo głęboko w kwiecie. W czasie spoczynku ssawka jest zwinięta, a w czasie pobierania pokarmu rozwija się. Występuje u motyli.
Aparat gębowy kłująco‑ssący składa się ze sztylecika umożliwiającego przebicie tkanek ciała żywiciela oraz rurki ssącej i ślinowej służącej do wysysania płynów, np. krwi lub soków roślinnych. Występuje u pasożytów takich jak komary, pchły, wszy i mszyce.
Aparat gębowy liżący składa się z rurki zakończonej języczkiem. Służy do zwilżania i zlizywania pokarmu. Występuje u muchy domowej.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1IVWq42IMgze
Film przedstawia gąsienice podczas żerowania.
Jętka jednodniówka po przekształceniu w dorosłego owada (imagoimago) żyje od kilkunastu godzin do kilku dni. Nie odżywia się, nie ma nawet sprawnego aparatu gębowego. W życiu dorosłym jej jedynym zadaniem jest rozmnożenie się.
4. Odnóża owadów
Kształt odnóża określa się sposobem poruszania owadów, który zależy od środowiska, w jakim przebywają oraz od trybu życia.
W związku z tym wyróżnia się następujące typy odnóży owadów:
odnóża bieżne;
odnóża skoczne;
odnóża chwytne;
odnóża grzebne;
odnóża pływne.
Odnóża bieżne to najczęściej spotykany typ odnóży. Są wydłużone i cienkie, zwykle zakończone pazurkami, czasem przylgami, które umożliwiają poruszanie się po płaskich, śliskich powierzchniach. Występują u biegaczowatych, karaczanów, muchówek, np. u muchy domowej.
Odnóża skoczne charakteryzują się silnym wydłużeniem, szeroką, mocno umięśnioną częścią górną i stosunkowo cienką, smukłą częścią dolną. U koników polnych, pcheł i wszy tylna para odnóży tułowiowych jest przystosowana do skakania.
Odnóża chwytne to zawsze przednie, wydłużone, masywne odnóża o ząbkowanej powierzchni wewnętrznej, służące do przytrzymywania zdobyczy. Występują u owadów drapieżnych, np. modliszek i ważek.
Odnóża grzebne – niektóre owady mają odnóża silnie spłaszczone. U turkucia podjadka przednia para odnóży jest bardzo szeroka i przypomina łopatę. Dodatkowo są one wyposażone w liczne kolce i ząbki, które przydają się podczas kopania podziemnych korytarzy.
Odnóża pływne również są spłaszczone. Mają je wodne chrząszcze i pluskwiaki, u których stanowią one ostatnią, tylną parę odnóży. Na ich powierzchni występują bardzo liczne włoski, które zwiększają powierzchnię odnóża i upodobniają je do płetwy, przez co owady te świetnie pływają.
Tylne odnóża pszczół robotnic, zwanych zbieraczkami pyłku, są wykształcone w bardzo ciekawy sposób. W ich górnej części znajduje się struktura zwana koszyczkiem, do której pszczoła wrzuca ulepione z pyłku kulki.
5. Skrzydła owadów
Skrzydła umożliwiają owadom przemieszczanie się w poszukiwaniu pokarmu i ucieczkę przed drapieżnikami.
Skrzydła to błoniaste fałdy skórne stanowiące narząd lotu. Zbudowane są z błony rozpiętej na sieci żyłek, do których wpływa hemolimfa (płyn pełniący funkcję krwi i limfy), dzięki której owady mogą rozprostować swoje skrzydła. Do żyłek dochodzą także nerwy i tchawkitchawki. Żyłki stanowią rusztowanie dla skrzydeł, są ich wzmocnieniem, dzięki czemu skrzydła wytrzymują opór powietrza podczas lotu owada. Sposób, w jaki skrzydła owada są użyłkowane, jest bardzo istotną cechą przy ich klasyfikacji do konkretnego rzędu czy rodziny.
Galeria składa się z ilustracji skrzydeł owadów
U chrząszczy i pluskwiaków pierwsza para skrzydeł jest przekształcona w masywne pokrywy skrzydłowe pełniące funkcje ochronne.
Skrzydła wyrastają z tułowia i zwykle występują w dwóch parach, niekiedy jednej lub nie występują wcale (owady bezskrzydłe).
Barwa skrzydeł owadów może mieć znaczenie obronne.
Niektóre owady brzęczą podczas lotu. Jeśli skrzydło owada drga co najmniej 16 razy na sekundę, wtedy wydawany przez nie dźwięk jest słyszalny przez człowieka. Komar wydający wysoki dźwięk podczas lotu porusza skrzydłami do 600 razy na sekundę, trzmiel ok. 200, a bielinek kapustnik 10.
U niektórych owadów, np. much czy bzygów, druga para skrzydeł uległa przekształceniu w narządy w kształcie kolbek, tzw. przezmianki. Pełnią one rolę narządu równowagi – informują o położeniu ciała podczas lotu, działają jak stabilizatory. Dzięki nim muchy mogą w locie niemal w miejscu skręcać o 90°.
Jak oddychają owady?
Owady oddychają tchawkami. Powietrze dostaje się do nich przez przetchlinkiprzetchlinki – niewielkie otwory rozmieszczone po bokach ciała, a następnie wędruje nimi do wnętrza zwierzęcia. Tchawki kończą się ślepo, a ich zakończenia wypełnione są płynem, w którym rozpuszczają się gazy oddechowe. Tam właśnie następuje wymiana gazowa.
U małych owadów powietrze swobodnie napływa do wnętrza ciała przez przetchlinki. U większych gatunków obecne są worki powietrzne, które magazynują powietrze i wspomagają jego przepływ. Większość owadów pompuje powietrze do tchawek, rytmicznie poruszając odwłokiem.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RHbutlDCmQ4Hq
Film przedstawia trzy szerszenie na pniu drzewa.
Pod koniec karbonu (ok. 300 mln lat temu) owady były dużo większe niż obecnie. Żyły wtedy ważki, których skrzydła miały rozpiętość ok. 1 m. Tak duże rozmiary mogły osiągać dzięki temu, że w powietrzu było więcej tlenu niż współcześnie, nawet do 30 %. Tylko przy tak dużym stężeniu tlenu układ oddechowy owadów miał wystarczającą wydajność.
6. Narządy zmysłów
Owady najczęściej mają oczy złożone zbudowane z oczek prostych, których liczba może sięgać nawet 30 tysięcy. Każde rejestruje natężenie światła niezależnie od innych.
Obraz powstaje w mózgu owada w wyniku połączenia sygnałów dochodzących z poszczególnych oczek. Stąd obrazy, które widzą owady, nie mają wyraźnych konturów, poza tym owady nie widzą głębi – wszystkie obiekty postrzegają na tym samym planie.
Owady odbierają zmiany natężenia światła, ruch oraz barwy w zakresie szerszym niż oko człowieka. Widzą np. niedostrzegalną dla nas część widma światła – ultrafiolet.
Owady o znakomitym wzroku, takie jak ważki, mają krótkie czułki będące głównie narządami zmysłu chemicznego: węchu i smaku, ale też dotyku. Im bardziej są rozgałęzione, tym więcej receptorów może się na nich zmieścić, dzięki czemu owad odbiera zapachy napływające z dużych odległości. Samiec potrafi wyczuć zapach samicy z odległości nawet 10 km.
7. Rozmnażanie się i rozwój owadów
Owady są rozdzielnopłciowe. U większości samców na odwłoku występuje narząd kopulacyjny, za pomocą którego plemniki są wprowadzane do ciała samicy (zapłodnienie wewnętrzne). U samic odwłok jest często zakończony rurką służącą do składania jaj, tzw. pokładełkiempokładełkiem.
Owady przechodzą rozwój złożony, w którym występuje kilka stadiów larwalnych. Larwy stopniowo przekształcają się w osobnika dorosłego (imago). U niektórych owadów (pasikoniki, ważki, modliszki, wszy) larwy przypominają wyglądem formę dorosłą. Są jednak mniejsze, nie mają zwykle skrzydeł i nie są dojrzałe płciowo. W ich przypadku mamy do czynienia z przeobrażeniem niezupełnymprzeobrażeniem niezupełnym.
U zdecydowanej większości owadów (motyli, chrząszczy, pszczół, os, much i pcheł) rozwój przebiega z przeobrażeniem zupełnymprzeobrażeniem zupełnym. Oznacza to, że ich larwy nie są podobne do postaci dorosłej. Dużo jedzą i często liniejąlinieją, skokowo zwiększając rozmiary ciała. Po osiągnięciu odpowiednich rozmiarów przekształcają się w nieruchome poczwarkipoczwarki. U wielu owadów poczwarka może być otoczona kokonem – tworem zbudowanym z cienkich nici, które powstają w specjalnych gruczołach przędnych larwy. Wewnątrz poczwarki następuje przeobrażenie larwy w osobnika dorosłego. Wiąże się to z całkowitą przebudową organizmu, podczas której owad nie pobiera pokarmu. Dorosłe owady zwykle nie żyją długo.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1AYKLN2BojiP
Film przedstawia linienie owada.
Robotnice pszczół karmią larwy wydzieliną swoich ślinianek zwaną mleczkiem pszczelim. Czas karmienia mleczkiem decyduje o tym, czy larwa rozwinie się w robotnicę, czy w królową. Larwa, która będzie robotnicą, dostaje mleczko tylko przez pierwsze 3 dni, a larwy przyszłych królowych – aż do wytworzenia poczwarek.
Problem badawczy: Jakie są cechy wspólne owadów?
fotografie owadów: muchy domowej, pszczoły miodnej, pluskwiaka różnoskrzydłego, konika polnego, komara tygrysiego i rybika cukrowego.
Obejrzyj znajdujące się w poniższej galerii fotografie, które przedstawiają wybrane gatunki owadów. Zwróć uwagę na:
podział ciała na odcinki;
obecność i liczbę czułków;
liczbę odnóży krocznych.
Zanotuj swoje odpowiedzi w formularzu. Zweryfikuj hipotezę.
8. Znaczenie owadów
Znaczenie owadów w przyrodzie
Wiele gatunków owadów, np. pszczoły, trzmiele i muchy, pobiera nektar i pyłek z roślin, jednocześnie zapylając kwiaty. Bez owadów rośliny te nie byłyby zdolne do wydawania owoców i wytwarzania nasion.
Owady są źródłem pokarmu dla wielu zwierząt, głównie kręgowców, ale także pajęczaków i innych owadów.
Wiele owadów żywi się martwą materią organiczną (np. liczne gatunki much), odchodami zwierząt (np. żuk gnojowy) lub padliną (np. różne gatunki chrząszczy), czym przyczyniają się do oczyszczania środowiska.
Znaczenie owadów dla człowieka
Powodują ogromne straty w uprawach roślin (np. bielinek kapustnik, stonka ziemniaczana). Niektóre gatunki pożerają także zmagazynowane zapasy żywności (mącznik młynarek i wołek zbożowy).
Niektóre chrząszcze, mszyce i ćmy są pasożytami roślin, a pchły, wszy i pluskwy żerują na zwierzętach i człowieku.
Owady przenoszą drobnoustroje powodujące śmiertelne choroby: komar widliszek – malarię, wesz ludzka – tyfus, a mucha tse‑tse – śpiączkę afrykańską.
Śmierć człowieka może nastąpić także wskutek użądlenia pszczoły, osy lub szerszenia, jeżeli u uczulonej osoby rozwinie się ciężka reakcja alergiczna.
Niektóre owady dostarczają surowców cennych dla człowieka. Pszczoły wytwarzają miód, wosk i kit pszczeli, a jedwabniki morwowe przędą kokony, z których produkuje się jedwab.
Roje szarańczy liczą od 10 tysięcy do kilku milionów osobników. W poszukiwaniu pożywienia mogą w ciągu dnia przebyć wiele kilometrów. Szarańcza na swojej drodze ogołaca rośliny ze wszystkich zielonych części. Owady, pocierając tylnymi odnóżami o odwłok, wydają charakterystyczny, niemożliwy do zapomnienia dźwięk.
Podsumowanie
Owady są najliczniejszą gromadą zwierząt. Występują zarówno w środowiskach lądowych, jak i wodnych.
Owady to stawonogi, które mają ciało pokryte chitynowym oskórkiem, podzielone na głowę, tułów i odwłok, trzy pary członowanych odnóży, jedną parę czułków i (w większości przypadków) skrzydła.
Budowa aparatów gębowych owadów zależy od rodzaju pokarmu, którym się żywią, oraz sposobu jego pobierania i rozdrabniania. Wyróżnia się aparat gębowy gryzący, gryząco‑liżący, ssący, kłująco‑ssący i liżący.
Kształt odnóży owadów zależy od sposobu poruszania związanego ze środowiskiem, w jakim przebywają oraz od trybu życia. Wyróżnia się odnóża bieżne, skoczne, chwytne, grzebne i pływne.
Owady rozmnażają się płciowo i przechodzą rozwój złożony z przeobrażeniem zupełnym lub niezupełnym.
W rozwoju z przeobrażeniem zupełnym występuje stadium larwy, która jest ruchoma i żarłoczna i nie przypomina postaci dorosłej, oraz stadium poczwarki, która jest nieruchoma i nie pobiera pokarmu, ponieważ przechodzi całkowitą przemianę, a także stadium dorosłej postaci owada (imago).
W rozwoju z przeobrażeniem niezupełnym występuje stadium larwy, która przypomina wyglądem formę dorosłą. Jest jednak mniejsza, zwykle nie ma skrzydeł i nie jest dojrzała płciowo.
Owady stanowią element niemal wszystkich łańcuchów pokarmowych. Są źródłem cennych dla człowieka surowców (np. miodu i jedwabiu).
Owady przenoszą drobnoustroje powodujące choroby, takie jak malaria, tyfus, śpiączka afrykańska.
Praca domowa
Słownik
przekształcone odnóża gębowe owadów przystosowane do pobierania pokarmu
nitkowate, ruchome narządy zmysłów występujące u zwierząt bezkręgowych
postać dorosła owada
u stawonogów – okresowe zrzucanie zewnętrznej, twardej powłoki ciała
nieruchome stadium rozwojowe owadów, które przechodzą przeobrażenie zupełne; poprzedza postać dorosłą; czasami pokryta jest kokonem z nici przędnych wyprodukowanych przez larwę
rurkowaty narząd samic wielu owadów, służący do składania jaj; jest przekształconym ostatnim segmentem odwłoka; u niektórych wysuwalne, tzw. teleskopowe (np. u muchówek, niektórych chrząszczy), lub przekształcone, np. u żądłówek – w żądło
typ przeobrażenia larwy owada w dorosłego osobnika, w trakcie którego nie występuje stadium poczwarki, a wszystkie stadia larwalne są podobne do imago
typ przeobrażenia larwy owada w dorosłego osobnika, w trakcie którego występuje stadium poczwarki, a poszczególne stadia larwalne znacznie różnią się budową od imago
otwór w nieprzepuszczalnej powłoce umożliwiający wymianę gazową; występuje u niektórych stawonogów i roślin
system rureczek o różnej średnicy występujący we wnętrzu ciała owadów, pełniący rolę narządu oddechowego
Zadania
