Appunti di Entomologia (morfologia)

Generalità

Gli insetti o entomi devono queste due denominazioni al fatto che il loro corpo è facilmente suddivisibile in pezzi o 'setti'. Gli insetti sono una di quelle classi in cui è suddiviso il phylum degli Artropodi (Aracnidi, Crostacei, Insetti, Miriapodi). Questi sono tutti animali dotati di tegumento, che costituisce anche il loro scheletro, detto esoscheletro: esso avvolge e protegge tutti gli organi vitali e riveste le appendici.

Il tegumento degli artropodi presenta dei punti di minore resistenza e questi sono degli stretti anelli membranosi che consentono la suddivisione del corpo in segmenti e delle appendici in articoli. Gli insetti sono i più antichi abitatori delle terre emerse, essi costituiscono i ¾ delle specie animali. Una sola famiglia di questi animali può comprendere un numero di specie superiore a quello di un intero phylum, ed un solo ordine, quello dei Coleotteri, comprende un numero di specie (oltre 300.000) di gran lunga più vasto di quello di tutti gli altri animali del globo messi insieme.

Morfologia

Sistema tegumentale

Il sistema tegumentale è formato da:

• Esoscheletro
• Sistema tegumentale
• Formazioni tegumentali
• Articolazioni
• Endoscheletro
• Colori

Esoscheletro

È il rivestimento esterno, più o meno rigido, che caratterizza gli Artropodi e quindi anche gli Insetti e che li protegge avvolgendoli in una sorta di capsula articolata.

Aspetti positivi:

• Impedisce la perdita dei liquidi per la presenza di uno strato cereso
• Contrasta gli attacchi di eventuali predatori, parassiti e patogeni

Aspetti negativi:

• In insetti molto grandi la cuticola dell’esoscheletro può diventare molto pesante e gli scambi gassosi più difficili
• Muta

Sistema tegumentale

Si compone di vari strati, alcuni inerti, 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 di 3 strati (epicuticola, esocuticola ed endocuticola, queste due ultime definite nel loro insieme procuticola).

• L’epicuticola è molto sottile, spessa poche unità di micron (da 3/100 di micron a 5); ha funzione di isolamento e protezione dagli ambienti esterni (inerzia chimica e impermeabilità); ha una natura cerosa-lipoproteica-tannica: le cere si localizzano nello strato più esterno invece le lipoproteine nello strato più interno, quest’ultime formano un complesso macromolecolare detto cuticolina che, in un secondo tempo, si trasforma in sclerotina che acquisisce doti di durezza e plasticità per condensazione delle molecole proteiche ad opera di composti chinonici (tannizzazione).
• L’esocuticola è lo strato più densamente colorato, responsabile della durezza del tegumento. Essa è composta da una scarsa quantità di chitina (acetato di glucosamina, polisaccaride di tipo celluloso) e consta soprattutto di proteine tannizzate come nello strato cuticolinico dell’epicuticola.
• L’endocuticola è lo strato più spesso, ma è incolore, molle e lamellare, attraversato da dotti ghiandolari, elementi nervosi e da moltissimi canalicoli (pori canali: sottili canali da cui passano i secreti delle cellule epidermiche, e che, nel corso della muta si depositano generando la nuova cuticola sopra quella vecchia) che si arrestano al di sotto dell’epicuticola, destinati al trasporto di materiali di accrescimento del tegumento. L’endocuticola si compone di microfibrille di chitina immerse in una matrice di proteine non tannerizzate e quindi non indurite, dotate pertanto di flessibilità. La vera elasticità della cuticola è però dovuta, in particolare negli arti delle specie saltatrici, ad una proteina cuticolare di recente scoperta chiamata resilina.

L’epidermide è lo strato vivente unicellulare secernente la cuticola. Presiede alla formazione della cuticola, le cellule all’interno si presentano in forma cubica o cilindrica negli stati giovanili e appiattite nell’insetto adulto, sono particolarmente attivi negli stati giovanili in quanto in prossimità della muta devono generare nuova cuticola.

La membrana basale riveste la cavità interna della capsula tegumentale che è di natura connettivale o sub-connettivale. È un tessuto formato da fibre collagene ed è prodotta dalle cellule dell’epidermide.

Formazioni tegumentali

La cuticola, come anzi detto, non è di uniforme spessore, ma è interrotta da linee di minore resistenza (suture), delimitanti aree (scleriti) e da membrane che consentono le articolazioni e quindi il movimento, nonché le mute. All’esterno essa presenta produzioni varie, quali peli (sottili e flessibili), setole (rigide ed a base bene articolata), spine (produzioni dirette senza base propria), squame (peli appiattiti), corni etc. Questi ultimi sono costituenti della scultura.

Articolazioni

È diviso in membrane articolari e strutture articolari.

• Membrane articolari: regioni soffici e flessibili
• Strutture articolari: prominenza (condilo) – concavità (acetabolo)

Endoscheletro

Per il sostegno di organi e l’attacco di muscoli, il tegumento provvede con sporgenze interne, che sono particolarmente evidenti nel capo e nel torace.

L’endoscheletro del capo è un’intelaiatura detta tentorio. Di questo, importanti sono soprattutto dei lunghi processi detti bracci. Due bracci posteriori si originano da introflessioni verificatesi nei pressi del foro occipitale: i due anteriori derivano da due introflessioni verificatesi anteriormente. I punti in cui si sono verificate le introflessioni sono individuabili come fossette del tegumento esterno: le due interiori sono spesso site al limite tra il clipeo e la fronte. Nel punto di incontro tra i 4 bracci si costituisce spesso il ponte tentoriale su cui poggia l’esofago. A questi 4 bracci si aggiungono comunemente due lunghi processi. Alla robusta intelaiatura endocranica cefalica si attaccano potenti muscoli.

L’endoscheletro del torace consta invece di processi che sporgono verso l’interno provenendo dall’alto (fragmi), dal basso (furche) e di lato (apodermi).

Colori

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

• I colori fisici, detti anche strutturali, sono effetto di giochi di diffrazione o interferenza entro particolari strutture cuticolari: sono tipicamente associati a riflessi metallici e sono stabili (blu, verde, dorato, rameico).
• I colori chimici, detti anche pigmentari, sono dovuti alla presenza di sostanze chimiche (pigmenti) distribuite entro la cuticola (es. melanine, di color nero), o nelle cellule dell’epidermide (clorofille, xantofille, carotenoidi per i colori verdi, gialli, rossi etc.). I pigmenti tegumentari vengono persi con le mute e ricostituiti. Tutti i colori pigmentari sono facilmente degradabili e si alterano dopo la morte. Essi derivano da reazioni di ossidazione (melanina), da diretta derivazione vegetale (clorofilla) oppure dal metabolismo dello stesso insetto (pterine, che danno i colori bianco, giallo o rosso).

Capo

Il capo è una capsula derivante dalla fusione di vari segmenti (6 somiti) ed è munita da due fori (apertura boccale e foro occipitale). L’apertura boccale porta alle appendici boccali: al foro occipitale è collegata la membrana del collo. Nel capo si possono spesso distinguere delle precise delimitazioni in regioni. Anche in mancanza di linee delimitanti (suture) si possono più o meno distinguere, nella parte anteriore, il labbro superiore e il clipeo che coprono in parte le appendici boccali, indi la fronte e di seguito ad essa il vertice; ai lati le due gene o guance e le rispettive postgene o postguance; posteriormente l’occipite, il postoccipite con il relativo foro. Interiormente spesso è distinta la gola.

Il capo può essere portato con un’inclinazione che spesso è conseguenza di un adattamento all’ambiente ed al modo di vita che si manifesta soprattutto nella posizione delle appendici boccali:

• Capo prognato (zoofago predatore con apparato boccale masticatore (oppure pungente-succhiate): se le appendici boccali sono portate in avanti, l’asse del capo si trova sul prolungamento di quello del corpo;
• Capo ipognato (fitofago ectofita con apparato boccale masticatore): se queste sono portato in basso, l’asse del capo forma un angolo retto;
• Capo metagnato (fitofago ectofita con apparato boccale pungente-succhiante): se l’asse del capo forma un angolo acuto con l’asse del corpo;
• Capo opistognato (zoofago predatore vivente in cunicoli): dove le appendici boccali sono fortemente rivolte all’indietro.

E poi le posizioni del capo rispetto al torace:

• Capo libero dal torace (zoofago predatore)
• Capo immerso nel torace (fitofago endofita)

Antenne

Le antenne sono anch’esse la sede di molti organi di senso, si compongono di vari articoli detti antennomeri. Sono articolate nella scatola cranica grazie ad una membrana articolare. Il primo degli antennomeri, di solito più sviluppato, detto scapo (base), si articola con il capo entro una fossetta detta torulo, attraverso la quale giungono fino all’apice antennale liquidi e tessuti di provenienza interna (nervi, trachee, emolinfa etc.). Al primo articolo ne segue un secondo più breve, detto pedicello, indi i rimanenti articoli costituenti nel loro insieme il flagello (più segmenti che prendono il nome di flagellomeri).

• Antenna segmentata: ha delle formazioni muscolari in ciascuno dei diversi segmenti;
• Antenna anulata: dove i muscoli sono presenti solo nel primo e nel secondo segmento.
• Antenna anulata moniliforme: presenta continuità dei segmenti dell’antennomero rispetto allo scapo e il pedicello;
• Antenna anulata clavato-genicolata: presenta un’arcatura a forma di ginocchio ed è riportata piegata in avanti e quando l’insetto la muove, risulta essere utilizzata per tamburellare sul substrato.

L’antenna presenta numerose appendici articolate (hanno una loro origine cellulare) come le setole, peli e sensilli. Questi ultimi hanno delle terminazioni nervose che servono a percepire i segnali dall’esterno, sono ubicati anche nel resto del corpo, però nelle antenne, svolgono un particolare compito.

L’antenna può risultare morfologicamente differente associata ad un valore tassonomico (es. ditteri):

• Antenna verticillata (nematoceri, zanzara): presenta delle formazioni ampie, con peli, ciascun segmento è a forma di verticillo;
• Antenna aristata (brachiceri, mosche): ad occhio può sembrare un’antenna, in realtà è un’arista (un’appendice) dell’unico antennomero.

L’antenna come differenziazione dei sessi; necessità da parte del maschio di essere in grado di percepire delle molecole chimiche rarefatte da parte della femmina. Dimorfismo sessuale (es. lepidotteri):

• Antenna bipettinata (maschio)
• Antenna moniliforme (femmina)

Diversi tipi di antenne che hanno varie denominazioni:

• Antenna setiforme (ortottero ensifero);
• Antenna imbricata (coleottero cerambicide);
• Antenna pettinata (coleottero elateride);
• Antenna lamellata (coleottero scarabeide): sembrano un blocco unico, ma in realtà sono più lamelle tenute assieme;
• Antenna clavata (imenottero scelionide);
• Antenna piumosa (dittero chironomide).

Organo di Johnson

Un organo o anche un meccano recettore, localizzato nel secondo segmento nelle antenne di alcune specie di insetti. Ha una struttura lamellare legata ad una terminazione nervosa che serve all’insetto per dare il senso della velocità.

Apparato boccale: generalità

Non esiste un apparato boccale primitivo da cui sono derivati gli altri, è solo una forma di descrizione che parte da un’impronta genetica composta da 4 segmenti: labbro superiore, mandibola, mascella, labbro inferiore e vedremo come via via si modificano a seconda del tipo di dieta che gli insetti hanno.

• Masticatore: insetti che masticano (ortottero, larva di lepidottero, adulto carabide, adulto coccinella, larva odonato).
• Masticatore-lambente: possono incidere e anche succhiare il contenuto (adulto vespa);
• Lambente-succhiante: si perde la possibilità di incidere i tessuti, la nutrizione avviene grazie ai fluidi già disponibili nell’ambiente, perché non sono in grado di farli fuoriuscire (ape operaia, adulto di mosca);
• Succhiante-non perforante: l’insetto è in grado di succhiare (come una cannuccia) senza perforare (adulto di lepidottero);
• Pungente-succhiante: insetti che sono in grado di perforare il tessuto e succhiare (rincoti, tisanotteri, larva di chrysopa);
• Dilaniante: insetti che strappano pezzi di tessuto (ditteri banchiceri).

Apparato boccale masticatore