Entomologia completa

Fondamenti di entomologia

L’entomologia (entomi = esapodi) è una branca della zoologia che studia gli insetti, molti dei quali hanno un significato zootecnico in quanto possono causare lesioni, malattie, disturbi dell’accrescimento nonché fastidio e conseguente calo delle performance produttive negli animali da allevamento.

Sebbene tale studio possa prendere forma anche solo per passione, funzionalmente gli entomologi possono essere sistematici, ovvero dei tassonomi specialisti su un ristretto gruppo di insetti, dato l’elevato numero di specie, così come specializzati in applicazioni ecologiche di quest’ultimi; molti sono invece impegnati nel controllo degli insetti nocivi, è il caso degli entomologi agrari e per l’intero campo delle produzioni animali, il cui studio e controllo risulta essere molto sensibile ed interessante poiché in Europa, così come in generale nei paesi occidentali, vi è una continua revisione che riguarda l’utilizzo di pesticidi e di tanti fitofarmaci dato il notevole impatto ambientale delle loro molecole.

Spesso difatti l’agricoltura e la zootecnia in particolare sono citati tra i principali responsabili dei danni al nostro pianeta, il che ci riporta alla continua necessità di ricercare soluzioni meno dannose a tali problemi, tra cui ovviamente il controllo di questi insetti.

Artropodi e insetti

Gli insetti appartengono al phylum degli artropodi (‘’piedi articolati’’). A tale phylum troviamo il subphylum dei Trilobitomorfi oggi estinto, così come quello dei Chelicerati a cui appartengono ad esempio i ragni ed infine quello dei Mandibolati dove ritroviamo animali quali crostacei, miriapodi nonché insetti.

Tutti gli artropodi presentano appendici articolate, una simmetria bilaterale ed in particolar modo un esoscheletro: nel corso dell’evoluzione, da una biforcazione principale si sono formati dapprima organismi provvisti di un esoscheletro e successivamente, dall’altro lato, tutti quegli animali tra cui noi provvisti di un endoscheletro.

Da soli gli insetti rappresentano circa il 76% di tutte le specie animali, rappresentando in generale il gruppo più grande tra tutte le forme di vita terrestri ed in più, secondo una stima, esisterebbero nello stesso momento circa 10 quintilioni di individui vivi.

È da sottolineare che sebbene circa il 20% delle piante coltivate per il consumo umano/animale siano attaccate da insetti fitofagi, la maggior parte degli artropodi risultano innocui o capaci di fornire benefici: basti pensare ai prodotti da loro creati, miele, cera, seta ecc., e soprattutto al loro ruolo di impollinatori, è grazie a loro che persiste l’esistenza di moltissime piante selvatiche ad esempio, attività svolta principalmente dagli apoidei e in misura molto minore da coleotteri e vespoidei.

Ancora, fu proprio lo studio di Drosophila melanogaster (moscerino della frutta) che ci ha permesso di comprendere tantissimo della genetica, uno dei primi genomi completi sequenziati fu proprio quello di questo animale, così come tutt’oggi sono utilizzati artropodi per la ricerca scientifica e per comprendere la fisiologia e il comportamento animale.

Ad ogni modo, il ruolo principale di questi organismi riguarda il mantenimento delle catene alimentari in tutti gli ecosistemi terrestri: non esiste alcuna catena alimentare in cui gli insetti non occupino un posto fondamentale. In effetti, data la loro elevata differenziazione ed essendo così numerosi si comprende subito che sono stati capaci di adattarsi a tutti gli ambienti ed ecosistemi.

Nonostante specie nuove siano state e si stiano ancor oggi scoprendo principalmente nelle zone tropicali, in Europa si contano all’incirca 130000 specie di invertebrati, solo in Italia 37000, oltre il 50% insetti.

Evoluzione degli insetti

I primi insetti sono comparsi sulla Terra quando vi fu la terrestriarizzazione, 350-400 milioni di anni fa, ovvero quando i primi animali che si originavano in acqua hanno iniziato ad occupare la parte terrestre.

Vi fu seguentemente la differenziazione degli insetti alati, qualcosa di molto simile alle libellule, ali ‘’rigide’’, e, circa 280 milioni di anni fa, nel Permiano, l’evoluzione di insetti con ali ripiegabili nonché a sviluppo completo, larva, pupa ecc., ovvero comparsa dell’olometabolia, ulteriori caratteristiche che favorirono ancor di più l’adattamento, la sopravvivenza e l’espansione nei vari ecosistemi.

A partire dal Triassico, circa 280 milioni di anni fa, a seguito della scomparsa dei dinosauri vi furono ulteriori differenziazioni degli stessi gruppi, ordini, di insetti: quelli che noi chiamiamo oggi comunemente blatte, tisanuri, coleotteri ecc.

Un’ulteriore prova a sostegno dell’esistenza degli insetti già 300-400 milioni di anni fa fu il ritrovamento di Rhyniella praecursor, un Collembolo, uno dei primi insetti alati, fossilizzato in ambra risalente proprio a quel periodo il che lo riporta ad oggi ad essere l’insetto più antico che si conosca, da non prendere sotto gamba anche le prove fornite da testi sacri come la Bibbia che, seppur molto ma molto più recente, attesta l’esistenza degli insetti prima di Cristo come nel caso delle piaghe d’Egitto.

La vera esplosione della diversità degli insetti è sicuramente da ricollocare a 100 milioni di anni fa, nel Cretaceo, con lo sviluppo delle fanerogame, piante a fiore, in quanto gli insetti, coevolvendosi con le piante sono stati in grado di sfruttare questa risorsa alimentare meglio di qualsiasi altro organismo: qualunque pianta in natura avrà sicuramente almeno una specie che ci si è adattata a vivere.

Tutto questo discorso ci fa capire l’elevata capacità di adattamento di questi organismi in tutti gli ecosistemi, a partire da quelli antecedenti la comparsa delle fanerogame, che segnarono la nascita dei nuovi insetti, dei dinosauri, dei mammiferi e ovviamente dell’uomo.

Nella storia dell’evoluzione, la comparsa del celoma ha dato vita alla più grande delle dicotomie per l’evoluzione: se da una parte i mammiferi rappresentano gli organismi più evoluti, dall’altro lato per importanza troviamo gli artropodi ed in particolare gli insetti, arrivati poco dopo i primi artropodi.

In particolar modo analizzando frontalmente questi organismi, sia vertebrati, a seguire mammiferi ed infine primati, che artropodi, insetti ed infine imenotteri ovvero l’ultimo ordine che si è differenziato, il più evoluto, presentano il sistema in posizione centrale ma gli artropodi presentano il sistema circolatorio in posizione dorsale, più esterno al di sotto della cuticola e il sistema nervoso in posizione ventrale, più interna, posizioni inverse occupate dai due sistemi nei vertebrati.

Ruolo delle femmine e adattamento

Studiando gli insetti si capisce ancor di più l’importanza del sesso femminile nell’evoluzione: le femmine hanno un ruolo predominante così come quasi sempre risultano essere più grandi, sviluppate e attive del maschio.

Basti pensare alle api: le femmine si specializzano per diverse attività mentre i maschi nella colonia, incapaci perfino di nutrirsi da soli, sono le api operaie che provvedono, sono deputati alla sola riproduzione con la regina, solo alcuni maschi, per di più, e dopo quest’operazione vengono uccisi poiché non servono ad altro.

Ancora, vi sono altri imenotteri definiti parassitoidi, in quanto possono vivere anche lontano da un ospite, dove vengono ricercate e studiate le sole femmine, definite le uniche capaci di parassitare un organismo o comunque chiudere il loro ciclo biologico.

Abbiamo detto che gli insetti sono stati capaci di colonizzare ogni habitat, probabilmente non ve ne sono solo nelle profondità dell’oceano: si ritrovano nei ghiacciai, nei deserti, sottoterra, nell’acqua, dai luoghi più caldi ai più freddi, vi è perfino una specie ritrovata nei giacimenti petroliferi, così come abbiamo insetti che sono stati capaci di adattarsi ai cibi più ‘’estremi’’, come sterco, questo è il caso dei coleotteri coprofagi come gli stercorari ma anche qualche specie di farfalla capace di succhiare liquido delle deiezioni, animali morti compreso uomo, sangue, come i pidocchi, capaci di adattarsi a vivere adesi a capelli, peli oppure l’esempio classico: le zanzare, ecc.

Ragioni del successo degli insetti

Ma in generale, cosa ha fatto sì che gli insetti siano così diffusi e specializzati in ogni habitat? Sicuramente le dimensioni del corpo sono una delle ragioni di successo, in quanto garantiscono all’insetto di insinuarsi veramente ovunque, facilitando anche la dispersione, con il vento vengono trasportati decine di migliaia di afidi nelle nostre campagne, ma anche qualche insetto più grande di loro.

Anche la capacità di volare rappresenta un grandissimo aiuto: sono riusciti a sfruttare risorse prima indisponibili restando adesi alla superficie terrestre, risultando quindi facilitati nel cercare altre fonti di cibo, nuovi habitat, il sesso opposto per l’accoppiamento, di fuggire dai predatori nonché effettuare migrazioni.

Ci sono specie di insetti che ogni anno sono in grado di coprire migliaia di chilometri, è il caso della farfalla monarca degli Stati Uniti ad esempio che si spostano dal Nord America, Canada, giungono tutte d’inverno su di una stessa montagna in Messico per poi ritornare al luogo di partenza l’anno successivo.

Il successo degli insetti è anche da attribuire alla loro coevoluzione con le piante, il cui utilizzo rappresentava una grande disponibilità di nutrimento, così come alla loro elevata capacità di riproduzione: specialmente nelle zone non fredde, gli insetti sono capaci di effettuare un numero di cicli per anno anche di alcune decine, quindi decine di generazioni in un anno, vi è sicuramente una plasticità genetica, ovvero mutazioni che permettono questa grandissima espansione.

Infine, il successo degli insetti è da attribuire al loro esoscheletro. L’esoscheletro è una protezione che conferisce impermeabilità, dona la possibilità di sostenere le ali e di differenziare un’elevata quantità di apparati boccali che sono la risposta morfologica alle necessità di cibo che, come abbiamo visto, sono tra le più svariate.

Classificazione applicativa degli insetti

Iniziamo adesso ad inquadrare gli insetti in una visione più applicativa:

• Insetti fitofagi, ovvero insetti che si cibano di piante: sottolineiamo che solo una piccola parte, solo alcune specie sono dannose in particolar modo se le loro popolazioni raggiungono numeri elevati perché possono provocare danni economici alle coltivazioni. Difatti, la maggioranza in agricoltura sono indifferenti, non arrecano alcun danno, o dei benefici per i servizi ecologici, cioè fanno da nutrimento per altre specie, sono impollinatori, producono miele, producono seta ecc.
• Insetti zoofagi, che si nutrono di altri animali: sono praticamente tutti ‘’utili’’, sebbene non esista un essere vivente utile o inutile, in agricoltura perché si cibano di fitofagi, fanno una lotta biologica naturale nei campi.
• Insetti saprofagi e necrofori capaci di cibarsi di biomassa, cadaveri, anch’essi ritenuti comunque ‘’utili’’ in agricoltura.
• Gruppo di quelle specie che hanno un’importanza medico-veterinaria, i quali possono attaccare i nostri animali in produzione zootecnica, specialmente specie ematofaghe, possono essere vettori di malattie ma anche qui abbiamo specie che possono essere dannose, es. zanzare, ma anche importanti negli ecosistemi acquatici e quindi essenziali nelle catene alimentari.

Da questo schema è chiaro che essendo il corso incentrato sulla entomologia applicata, tutto il bilancio è antropocentrico ma ciò non deve mai significare che devono esistere solo specie che arrecano benefici all’uomo. Sicuramente però, da questa visione è chiaro che vi sono dei benefits e delle perdite.

Benefici economici e servizi ecosistemici

Dal punto di vista economico secondo una stima al 2019 esistevano almeno 18,5 milioni di colonie di api allevate da 650 mila apicoltori nell’Unione Europea, producendo circa 240 mila tonnellate di miele, il cui prezzo all’ingrosso era di circa 5 €/kg.

Anche la seta, nonostante la produzione sia più di nicchia, produce comunque miliardi di dollari/anno nel mondo. La seta grezza supera di circa 20 volte il valore del cotone, senza considerare i valori aggiunti dato che i vestiti di seta sono di altissimo valore.

Oggi più che mai sta prendendo forma anche l’utilizzo di insetti come cibo o come mangimi, sia come uso diretto ma anche per il solo utilizzo delle proteine d’insetto: in Italia la richiesta è ancora lontana, ma in Europa se ne parla molto e finirà per concretizzarsi il tutto mediante appurate legislazioni, basti pensare che paesi come Belgio e Olanda già ammettono farina di insetto, es. coleottero, come integratori per i concimi e arriverà presto anche quello per l’alimentazione umana.

Come accennato precedentemente, il ruolo di impollinatori è estremamente importante: secondo ultime stime, 87 delle 115 colture alimentari principali nel mondo dipendono dall’impollinazione, specialmente api da miele e bombi. In Europa questo ‘’servizio’’ svolto dagli insetti vale circa 14 miliardi di euro all’anno, mentre parliamo di 5,5 miliardi di dollari il valore delle perdite derivate da insetti dannosi, coperte mediante l’utilizzo di insetti ‘’utili’’ che si nutrono di quest’ultimi.

Tutto questo rientra nei cosiddetti servizi ecosistemici, ovvero tutti quegli insetti impollinatori, cacciatori ma non solo capaci appunto di dare vantaggi all’uomo: controllano i nemici delle nostre piante, rendono fertili i suoli, es. anellidi, ecc.

Danni causati dagli insetti

Se volessimo analizzare solo i danni invece, si stima che circa il 1/3 della potenziale produzione agronomica mondiale vada persa a causa di avversità biotiche e specialmente insetti fitofagi e che nel 2019 l’invasione di insetti nuovi portate nelle campagne italiane a seguito sia dei cambiamenti climatici ma anche della globalizzazione degli scambi ha fatto sì che avvenissero perdite per oltre mezzo miliardo di euro, es. cimice asiatica.

Bisogna tener presente che con il passare degli anni gli insetti stanno mano a mano occupando sempre più areali e ovviamente, oltre a danni economici per le piante vi sono insetti che attaccano i nostri pets, il cui ciclo di vita si può svolgere completamente anche in casa essendo specie a rapida moltiplicazione.

Per i nostri animali d’allevamento abbiamo un bel po’ di specie:

• Simulidi: sono piccoli ditteri e solo le femmine si nutrono di sangue per produrre uova, i maschi non sono un problema.
• Tra i principali problemi che si riscontrano negli allevamenti ritroviamo i tabanidi, Musca autumnalis e Musca domestica, Stomoxys calcitrans.

A tal proposito, secondo stime americane le perdite nazionali sono circa 360 milioni $/anno per i bovini da latte e allevamenti di vitelli, così come oltre un miliardo per i bovini al pascolo e 226 milioni per il bestiame alimentato con mangimi, raggiungendo un totale di oltre 2 miliardi di $/anno di danni provocati da insetti negli allevamenti bovini statunitensi.

Caratteristiche degli insetti

Adesso iniziamo propriamente a parlare delle caratteristiche degli insetti.

Innanzitutto, gli insetti si distinguono dagli altri organismi del phylum per il numero di zampe che, fatte alcune eccezioni, sono 6. Il corpo può essere suddiviso in tre parti, ovvero capo, torace ed addome differentemente dagli aracnidi, corpo suddiviso in prosoma e opistosoma + 4 paia di zampe, dai crostacei, corpo suddiviso in cefalotorace e addome + numerose zampe, e dai chilopodi e diplopodi, corpo suddiviso in capo e tronco + numerose zampe.

Ognuna di queste tre componenti è suddivisa in uriti, ovvero ‘pezzetti’ in alcuni casi facilmente individuabili mentre in altri casi vi si possono presentare fusi tra loro.

Le morfologie esterne più ‘’bizzarre’’ riguardano al 90% dei casi gli insetti tropicali e per tutti, così come per gli animali domestici, definiamo una parte dorsale, ventrale, anteriore e posteriore.

Capo, torace e addome sono ben riconoscibili specialmente negli insetti grandi, es. cavalletta: il capo ha una serie di apparati che vedremo successivamente, il torace corrisponde ai primi tre uriti mentre nell’addome ne troveremo i rimanenti, spesso ben visibili come nel caso della cavalletta.

Ora, ciascun urite è costituito da una parte dorsale, o tergo, due parti laterali, o pleure, e una parte ventrale, o sterno.

Morfologia esterna

Andando più nel dettaglio per quanto concerne la morfologia esterna, sul capo è prima di tutto evidente, nella maggior parte degli insetti, la presenza di due grandi occhi composti laterali che distinguiamo dai più craniali ocelli che sono tre, il numero è variabile, aree sensibili alla luce.

Sempre sul capo ritroviamo le antenne ovvero gli organi di senso principali di tutti gli insetti nonché l’apparato boccale in posizione più ventrale.

Subito dopo il capo abbiamo il torace che è il centro motore dell’insetto in quanto sono attaccate sia le zampe che le ali ed infine l’addome con tutti gli uriti addominali.

Le zampe possono essere suddivise in ‘’pezzi’’: una coxa, la coscia nei mammiferi, un femore, una tibia, un tarso, un pretarso, che può essere più o meno pronunciato a seconda delle specie, nella foto è quel segmento allungato che ha origine dal tarso.

Per quanto riguarda le ali, normalmente negli insetti più evoluti, quindi la maggior parte, troviamo due paia di ali. Tra gli ordini più noti, fanno eccezione i Ditteri che hanno solo due ali, da cui prende il nome l’ordine, mentre in altri casi un paio di ali cambiano completamente la loro funzione e morfologia: le due ali anteriori, come nel caso del coleottero della foto, ma anche in qualche emittero, possono essere rigide, non servono più al volo ma come ulteriore