Entomologia speciale

Programma del corso

Cicli biologici. Distribuzione geografica. Danni e mezzi di controllo.

Acari, nematodi e molluschi dannosi in agricoltura. Principali ordini di insetti.

Cenni sulle principali specie di insetti dannosi in agricoltura.

• 03 Morfologia degli insetti
• 09 Esoscheletro
• 12 Capo
• 17 Torace
• 22 Addome

Anatomia degli insetti

• 24 Sistema muscolare
• 25 Sistema nervoso
• 29 Sistema digerente
• 33 Sistema circolatorio
• 35 Sistema respiratorio
• 36 Sistema escretore
• 41 Sistema riproduttore
• 43 Sviluppo embrionale
• 44 Mute
• 46 Metamorfosi

Caratteristiche principali degli ordini

• 51 Collemboli
• 53 Proturi, Diplura
• 54 Tisanuri
• 55 Efemerotteri
• 56 Odonati
• 58 Blattoidei
• 60 Mantoidei
• 62 Fasmodei
• 64 Isotteri
• 68 Dermatteri
• 70 Ortotteri
• 78 Psocotteri
• 79 Mallofagi
• 80 Anopluri
• 82 Tisanotteri
• 83 Rincoti o Emitteri
• 101 Neurotteri
• 106 Lepidotteri
• 120 Ditteri
• 136 Sifonatteri
• 138 Coleotteri
• 155 Imenotteri

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Lotta e controllo

• 181 Lotta e controllo
• 185 Mezzi di controllo biologici
• 186 Mezzi di controllo biotecnologici
• 187 Mezzi di controllo agronomici
• 189 Mezzi di controllo fisici
• 190 Mezzi di controllo chimici
• 213 Lotta integrata
• 217 Classificazione dei prodotti fitosanitari

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Generalità

L’Entomologia, dal greco significa discorso sugli Entomi, ovvero gli insetti, che dal latino sta a significare “Suddivisi in pezzi o setti”.

La Classe degli Insetti appartiene al Phylum degli Artropodi:

• Podi = Zampe
• Artro = Articolate

Tutti gli Artropodi possiedono un esoscheletro, all'interno del quale è presente una cavità emocelica, la quale è ripiena di emolinfa (sangue degli insetti).

I progenitori degli insetti sono i Miriapodi (millepiedi).

Si adattano molto bene a qualsiasi ambiente riuscendo ad utilizzare i più svariati substrati alimentari.

Caratteristiche distintive degli insetti

• 3 regioni morfologiche (tagmi): Capo - torace - addome
• 3 paia di zampe (esapodi)
• Presenza di un paio di antenne (sul capo) e di due paia di ali (sul torace)
• Presenza di un paio di occhi composti sul capo

Sono riusciti ad affermarsi in qualsiasi habitat perché

Esoscheletro

• Protezione chimica, meccanica e biologica
• Impermeabilità
• Forma e supporto a tessuti molli e muscoli
• I muscoli inseriti direttamente sulla parete del corpo garantiscono un leveraggio ottimale (possono sollevare pesi 50 volte superiori al loro peso corporeo).
• Articolazioni e membrane garantiscono libertà di movimento

Piccole dimensioni (2-20 mm)

• Sufficienti risorse minime per garantire sopravvivenza e riproduzione
• Dispersione facilitata
• Occupazione di habitat numerosi e diversificati
• Difesa, evitare la predazione

Volo

Gli insetti sono gli unici invertebrati in grado di volare e sono gli unici animali ad avere sia ali che zampe.

• Dispersione, migrazioni, occupazione di habitat
• Facilita ricerca di cibo e partner
• Consente la fuga

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Appendici articolate

Specializzazioni delle appendici

• Quelle boccali per l’alimentazione
• Quelle intermedie per la locomozione
• Quelle addominali per la riproduzione

Suddivisione del corpo

• Capo (input sensoriali, ingestione del cibo)
• Torace (locomozione e digestione)
• Addome (digestione, escrezione e riproduzione)

Specializzazione delle appendici boccali

Masticatore, succhiatore, lambente, pungente

Specializzazione delle appendici locomotorie

Raptatorie, natatorie, saltatorie

Potenziale riproduttivo

• Elevata fertilità, elevata fecondità e cicli vitali brevi
• Capacità di immagazzinare lo sperma
• Possibilità di riproduzione sessuata non anfigonia (Partenogenesi)

Metamorfosi

Limita la competizione alimentare nella stessa specie.

Cambiamento della struttura del corpo che consente miglior adattamento alle diverse nicchie ambientali

Diversificazione delle funzioni per ogni stadio di sviluppo

È possibile che le larve e gli adulti di una stessa specie si nutrano di cibi completamente diversi, sfruttino risorse diverse e occupino habitat assai differenti

Capacità di sfuggire a condizioni avverse

Tramite la fuga (migrazioni) oppure entrando in uno stato di quiescenza che può essere:

• Diapausa, necessita di concause climatiche e fisiologiche.
• Svernamento avviene in seguito ad una riduzione del fotoperiodo e cessa quando è stato accumulato un certo numero di ore di raffreddamento.
• Estivazione, avviene in risposta ad uno stimolo sfavorevole e cessa non appena lo stimolo è rimosso.

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Adattabilità estrema

Capacità di adattarsi velocemente ad un ambiente che cambia:

Gli insetti sono stati tra i primi organismi a occupare le terre aride (sono apparsi sulla terra 300 Milioni di anni fa) e a sfruttare le piante verdi come cibo, i primi a volare e a sviluppare la socialità.

Si sono adattati alla comparsa di nuove sorgenti alimentari, in coevoluzione con l’uomo e le sue attività e possono sviluppare resistenza agli insetticidi.

Ruoli dannosi

Possono danneggiare l'uomo:

• Direttamente (punture di zanzare, pidocchi, ecc.)
• Attraverso il trasporto di malattie (malaria, ecc.)
• Indirettamente (danneggiamento di colture o beni).

Ruoli benefici

• Impollinazione (entomofila)
• Produzione di sostanze commerciali (miele, cera, seta, lacca, sostanze coloranti)
• Riciclo di sostanze organiche (saprofagi, necrofagi)
• Predazione di altri insetti (Entomofagi predatori, parassitoidi o pronubi)

Specializzazione estrema

Capacità di sfruttare un ristrettissimo numero o un unico tipo di risorse alimentari, come una singola specie vegetale o animale.

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Animali dominanti (Phylum)

• 1 Poriferi (Spugne)
• 2 Cnidari (Meduse, Anemoni di mare, Idre)
• 3 Platelminti (Vermi piatti)
• 4 Nematodi (Vermi cilindrici)

Vivono in ambienti umidi, molti sono dannosi per gli insetti.

Per primi hanno evoluto la bocca e l'ano in due parti opposte del corpo.

• 5 Molluschi
• Cefalopodi: Calamari, Polpi
• Gasteropodi: Lumache, Chiocciole
• Bivalvi: Vongole, Cozze, Ostriche
• 6 Anellidi (Vermi segmentati e metamerici)
• Oligocheti: Lombrichi
• Irudinei: Sanguisughe
• 7 Artropodi
• Aracnidi: Ragni, Scorpioni, Zecche
• Diplopodi: Millepiedi (Erbivori)
• Chilopodi: Centopiedi (Carnivori)
• Insetti: Apterigoti (senza ali) / Pterigoti (Coleotteri, Lepidotteri, Imenotteri)
• Crostacei: Aragoste, Granchi, Gamberi
• 8 Echinodermi
• Asteroidea: Stelle di mare a 5 braccia
• Echinoidea: Ricci di mare
• Crinoidea: Gigli di mare
• 9 Cordati (Caratterizzati da corda dorsale)
• Vertebrati: Pesci ossei e cartilaginei, Anfibi, Rettili, Uccelli, Mammiferi
• Invertebrati

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Morfologia

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Esoscheletro

È il rivestimento esterno che caratterizza gli Artropodi e li protegge avvolgendoli in una sorta di capsula articolata. Questo rivestimento, si compone di vari strati, alcuni inerti ed uno vivente. Procedendo dall'esterno verso l'interno distinguiamo in esso la cuticola, l’epidermide e la membrana basale.

La cuticola è inerte, tipicamente rigida e pluristratificata, composta da 3 strati (epicuticola, esocuticola ed endocuticola).

L'epicuticola è molto sottile e riveste fondamentale importanza per la vita dell'insetto, assicurando da sola buona parte della resistenza dell'animale al secco e quindi alla traspirazione e alla penetrazione di acqua, di patogeni, di sostanze chimiche tossiche quali gli insetticidi, etc.

Nell'epicuticola si distinguono:

• Uno strato lipoproteinico esterno, detto cemento.
• Uno strato ceroso.
• Uno strato cuticolinico, costituito da lipoproteine originariamente molli, poi indurite e plasticizzate per tannizzazione (sclerotizzate).

L'esocuticola è lo strato più densamente colorato, responsabile della durezza del tegumento.

Essa è composta da poca chitina (polisaccaride di tipo cellulosico) ed è composta soprattutto di proteine tannizzate.

L'endocuticola è lo strato più spesso, ma è incolore, molle ed è attraversato da dotti ghiandolari, elementi nervosi e da moltissimi canalicoli destinati al trasporto di materiali di accrescimento del tegumento.

L’epidermide è lo strato vivente unicellulare secernente la cuticola. Al di sotto di essa vi è la membrana basale che riveste la cavità interna della capsula tegumentale.

La formazione della cuticola avviene per stratificazione successiva che ha luogo durante le mute e la metamorfosi. Le cellule dell'epidermide producono uno dopo l'altro i vari strati, dall'esterno verso l'interno, scaricando i vari materiali attraverso i canali. Un processo base di colorazione e indurimento è la tannizzazione.

Un altro processo base nella genesi della cuticola è la sintesi della chitina (N-acetilglucosamina) partendo dal glucosio. Le lamelle di chitina sono infine ottenute con la formazione di glico-proteine sotto il controllo dell’enzima chitino-sintetasi, sul quale agiscono negativamente alcuni moderni insetticidi del gruppo del Diflubenzuron o Dimilin.

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La cuticola non è uniforme ma è interrotta da linee di minore resistenza (suture), ciò conferisce elasticità a tutto l'esoscheletro.

All'esterno essa presenta produzioni varie, quali peli, setole, spine, corni, etc.

I peli e le setole sono prodotti da una o più cellule epiteliali tricogene.

Colori

I colori degli insetti possono essere di natura fisica o chimica.

I colori fisici, detti anche strutturali, sono effetto di giochi di diffrazione della luce entro particolari strutture cuticolari: sono tipicamente associati a riflessi metallici e sono stabili (blu o verde metallico, dorato, rameico, etc.).

I colori chimici, detti anche pigmenti, sono dovuti a presenza di sostanze chimiche (pigmenti) distribuite entro la cuticola (es. melanine, di color nero), o nelle cellule dell'epidermide (clorofille, carotenoidi per i colori verdi, gialli, rossi, etc.).

Tutti i colori pigmentari sono facilmente degradabili e si alterano dopo la morte.

Essi derivano da reazioni di ossidazione (come le melanine), da diretta derivazione vegetale (come la clorofilla) oppure dal metabolismo dello stesso insetto.

Le colorazioni degli insetti possono essere:

Premonitrici

Sono comuni tra specie dotate di mezzi di offesa (pungiglione) o di difesa (sostanze tossiche o repellenti), tali da venire abitualmente evitate dai grossi predatori (uccelli, mammiferi, rettili, anfibi).

Le loro colorazioni sono molto vistose (es. nero + giallo).

Tali colorazioni vistose sono spesso associate ad atteggiamenti che incutono spavento nell’aggressore.

Foberiche

Queste colorazioni sono quelle di molte specie di grosse dimensioni, dotate di macchie, spesso a forma di occhi o di altro disegno destinato ad avere effetto terrificante. Alcuni grossi bruchi tropicali si drizzano sulle pseudozampe posteriori ed espongono disegni che ricordano la testa di un serpente.

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Mimetiche

Queste colorazioni si possono distinguere in due categorie principali:

Mimetismo pseudo-semantico

Si ha quando una specie innocua imita una specie comune dotata di colorazione premonitrice. Molte farfalle e mosche, imitano le colorazioni degli insetti dotati di pungiglione.

Alcune farfalle addirittura sacrificano le proprie squame per riuscire nell'imitazione.

Mimetismo criptico

In cui un insetto assume il colore e a volte anche la forma dell'ambiente circostante, scomparendo alla vista dei possibili predatori.

Comunque tali colorazioni si rivelano efficaci esclusivamente nei confronti dei grossi predatori (Vertebrati).

Invece non svolgono nessun effetto mimetico nei confronti degli insetti predatori (entomofagi), i quali sono dotati di finissimi sensi grazie ai quali sono in grado di scoprire e raggiungere le loro vittime anche a centimetri di profondità nel terreno o nel legno compatto degli alberi.

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Capo

Il capo è una capsula derivante dalla fusione di sei segmenti ed è munita di due fori (apertura boccale e foro occipitale).

L'apertura boccale porta le appendici boccali, al foro occipitale è collegata la membrana del collo.

Nel capo si possono distinguere delle precise regioni:

Nella parte anteriore, il labbro superiore che copre le appendici boccali e la fronte, ai lati due guance e posteriormente l’occipite con il relativo foro.

Il capo può essere portato con una inclinazione che spesso è conseguenza di un adattamento all'ambiente e ciò si manifesta soprattutto nella posizione delle appendici boccali:

• Se queste sono portate in avanti l'asse del capo si trova sul prolungamento di quello del corpo (capo prognato).
• Se queste sono portate in basso, l’asse del capo forma un angolo retto (capo ipognato) o addirittura acuto con l’asse del corpo (capo metagnato).

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Oltre alle appendici boccali il capo presenta tipicamente gli occhi, gli ocelli e le antenne.

Le antenne che sono la sede di molti organi di senso, si compongono di vari articoli detti antennomeri. Il primo, di solito più sviluppato, è detto scapo, si articola con il capo entro una fossetta detta torulo, attraverso la quale giungono fino all’apice liquidi e tessuti di provenienza interna (nervi, trachee, emolinfa, etc.).

Al primo articolo ne segue un secondo più breve, detto pedicello, infine i rimanenti articoli costituiscono il flagello.

Se gli ultimi articoli di questo sono ingrossati a formare una specie di clava, allora tutti quelli che la precedono costituiscono il cosiddetto funicolo.

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Appendici boccali

Le appendici che servono al prelievo del cibo sono pezzi soggetti ad una radicale trasformazione da un ordine all'altro.

Masticatore

L’apparato boccale masticatore è lo schema di partenza diffuso in vari ordini appartenenti quasi tutti al raggruppamento più primitivo. Esso si compone del labbro superiore, di un paio di mandibole, di un paio di mascelle e del labbro inferiore.

Le mandibole sono due pezzi trituranti, dentellati sui lati interni.

Le mascelle sono appendici più allungate e più delicate delle mandibole.

Il labbro inferiore, derivante dalla fusione di un secondo paio di mascelle denominati postmento e premento, munito di due palpi labiali.

Nell'interno della cavità boccale sporge un pezzo spesso carnoso, definito lingua.

L'apparato boccale masticatore, pur rimanendo una struttura di base dell’intera classe degli insetti, subisce frequenti trasformazioni in tipi diversi, per effetto della specializzazione alimentare.

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Lambente

Un altro tipo di adattamento conduce all’apparato boccale lambente-succhiante.

In questi casi si osserva un forte sviluppo in “proboscide” dei lobi esterni delle mascelle (nel caso della proboscide delle Farfalle), nei Muscidi e affini (Ditteri) quasi tutte le appendici boccali sono ridotte e rimane solo il labbro inferiore carnoso e adatto all’aspirazione dei liquidi.

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Perforante

Uno dei più importanti adattamenti è quello in perforante o succhiatore-pungente.

In questi casi si assiste ad una trasformazione in stiletti delle mandibole e delle mascelle e nello sviluppo di un rostro (cilindro carnoso solcato) non partecipante alla puntura e fungente da contenitore degli stiletti stessi. Alla costituzione di questo rostro partecipa di solito il labbro inferiore.

In alcuni gruppi si differenzia anche una pompetta salivare che serve a iniettare la saliva nei tessuti punti (Rincoti).

Negli adulti di alcuni gruppi (es. nei maschi delle Cocciniglie) l'apparato boccale è quasi o del tutto atrofizzato dal momento che questi insetti non si nutrono in tale stadio, svolgendo solo una funzione riproduttiva.

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Torace

È la seconda regione del corpo degli insetti ed è distinguibile in 3 segmenti detti protorace (anteriore), mesotorace (mediano), metatorace (posteriore).

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Zampe

Gli insetti posseggono al massimo sei zampe, un paio per ciascun segmento toracico.

Ciascuna zampa è costituita da una successione di articoli di cui il primo è definito anca (coxa). Ad esso seguono il femore e la tibia, lunghi e sviluppati. Alla tibia segue il tarso, generalmente pluriarticolato. Nell