Entomologia

Entomologia

Nomenclatura e categorie tassonomiche

La specie: è l’unica categoria definita per natura in quanto gli organismi si accoppiano e danno origine a prole fertile. La specie viene definita da due nomi (nomenclatura binomia): il genere (“musca”) e l’aggettivo che definisce la specie (“domestica”). Il nome del genere ha lettera maiuscola e la nomenclatura viene scritta in corsivo.

La famiglia (“muscidi”): gruppo di organismi simili.

• Ordine (“ditteri”)
• Classe
• Tipo
• Regno

Il regno Animalia viene raggruppato in 34 phyla di cui 9 più importanti. Quasi tutti i phyla sono rappresentati da animali invertebrati (esiste un solo Phylum con animali aventi colonna vertebrale ossia i Cordati che sono solo il 4% di tutte le specie animali), quindi il 96% degli animali sono invertebrati. L'80% di tutti gli animali sono artropodi e il 75% di tutti gli animali sono insetti.

Phylum Arthropoda (artropodi)

Gli artropodi sono caratterizzati da:

• Zampe articolate (da cui il nome artropodi)
• Rivestimento esterno rigido (esoscheletro)
• Corpo costituito da una successione di segmenti anulari (3 regioni specifiche negli insetti: capo, torace e addome)

La classe degli insetti è compresa all’interno del Phylum degli artropodi ed è la più evoluta (i più evoluti sono gli imenotteri come per esempio l’ape).

Fra gli artropodi troviamo 4 subphylum: Crostacea, Myriapoda, Chelicerata (aracnidi), Hexapoda (suddivisa in classe Ectognatha e Insecta).

Classe degli insetti

Caratteristiche:

• Zampe articolate in numero di 6, un paio per ogni segmento
• Simmetria bilaterale
• Rivestimento esterno rigido che forma una corazza protettiva e di sostegno o scheletro esterno (esoscheletro o tegumento)
• Corpo costituito da una successione di segmenti anulari (metameri) uniti l’uno all’altro e raggruppabili in regioni: capo, torace, addome

Gli insetti sono gli unici invertebrati muniti di ali (2 paia):

• Membranose senza altre particolarità: imenotteri
• Paio di ali di protezione: coleotteri

Le ali sono presenti solo negli insetti nello stadio adulto.

La classe degli insetti viene suddivisa ulteriormente in due sottoclassi:

• Apterigoti (“senza ali”; unico ordine: Thysanura): sono gli insetti meno evoluti e non presentano ali
• Pterigoti: suddivisi in 2 coorti: esopterigoti (meno evoluti; sviluppo esterno delle ali) e endopterigoti (sviluppo interno delle ali)

Ciclo vitale

Il ciclo vitale degli insetti è caratterizzato dalla distinzione delle fasi giovanile e adulta. Gli insetti durante la fase giovanile hanno necessità di accrescersi. Si sviluppano da un uovo e prima di divenire adulti devono raggiungere determinate dimensioni. Però la rigidità del tegumento pone seri problemi per la loro crescita volumetrica. Mancando l’estensibilità, questa non può presentarsi graduale, ma può avvenire solo in maniera discontinua grazie all’intervento della muta, fenomeno che consiste nel rinnovamento del tegumento. A ogni muta il giovane risulterà più grande.

Il cambiamento di forma che si può riscontrare durante lo sviluppo dell’insetto dalla fase giovanile a quella adulta è detto metamorfosi. La metamorfosi è considerata come una parete divisoria che separa i giovanili stadi nutritivi dal riproduttivo stadio adulto. Gli insetti mostrano 3 tipi principali di metamorfosi, con il livello di metamorfosi che dipende dal grado di diversità tra gli stadi (o età) preimmaginali (detto anche stadio post-embrionale o stadio giovanile) e gli adulti (stadio immaginale).

Lo stadio giovanile si occupa solamente di mangiare mentre gli adulti si occupano della riproduzione che avviene per anfigonia: prevede l’unione dei gameti femminili con i gameti maschili con il rimescolamento genetico. La maggior parte delle femmine depone le uova che possono anche non avere ancora iniziato lo sviluppo embrionale e ciò rende l’uovo uno stadio piuttosto resistente.

Tipi di metamorfosi

Gli insetti mostrano 3 tipi principali di metamorfosi, con il livello di metamorfosi che dipende dal grado di diversità tra gli stadi preimmaginali e gli adulti:

• Ametabolia (apterigoti): non c’è differenziazione di ali. Nessun cambiamento di forma e abbiamo solo muta e crescita. Dall’uovo nasce il primo stadio preimmaginale detto “neanide” e in seguito a diverse mute (che danno sempre neanidi) abbiamo l’adulto.
• Eterometabolia o metamorfosi incompleta (esopterigoti): sviluppo degli abbozzi alari esterno. Dall’uovo si sviluppa una neanide (individuo che crescendo assomiglierà sempre di più all’adulto e che non presenta abbozzi alari). Una volta che si intravedono i primi abbozzi alari la neanide prenderà il nome di ninfa fino a quando raggiungerà la fase adulta.
• Olometabolia o metamorfosi completa (endopterigoti): sviluppo degli abbozzi alari interno. Dall’uovo si sviluppa la larva dalla quale si sviluppa la pupa ed infine l’adulto (esiste una temperatura ottimale e una umidità relativa ottimale per lo sviluppo del ciclo. Se queste condizioni non vengono soddisfatte il ciclo si allunga e il tempo fra età ed età è maggiore). La metamorfosi è completa in quanto la fase larvale e la fase adulta non ha somiglianze con la fase adulta.

Successo evolutivo

Il successo evolutivo dipende:

• Dalla capacità di volare degli insetti: ciò favorisce la ricerca di cibo, partner e nicchie ecologiche.
• Dalle dimensioni del corpo: gli insetti non possono raggiungere grandezze elevate a causa della loro struttura del corpo (esoscheletro) e dell’apparato respiratorio. Possono essere, invece, molto piccoli. Possono esistere quindi parassitoidi che si sviluppano all’interno di altri insetti o all’interno di altre uova di insetti (parassitoidi oofagi) svolgendo l’intero ciclo di sviluppo all’interno dell’uovo.
• Dal robusto esoscheletro: corazza che li riveste che permette di avere parti del corpo particolarmente dure (es: mandibole costituite da esoscheletro che si sclerotizza), una impermeabilizzazione (sostanze che impermeabilizzano l’esoscheletro e l’acqua non può né uscire, riducendo la disidratazione, né entrare, protezione dall’ambiente). Esistono zone dette membrane (che non presentano la sostanza responsabile della durezza dell’esoscheletro) che uniscono le zone molto dure e permettono tutti i movimenti necessari. Sulla superficie del tegumento sbucano moltissimi “sensilli” (organi sensoriali) che danno tutte le informazioni necessarie agli insetti.
• Dalla metamorfosi
• Dalla presenza di più cicli vitali in una stessa annata e il numero di individui per generazione può raggiungere le migliaia. Ciò consente una grande elasticità genetica che porta ad una grande capacità di adattamento a situazioni mutevoli.

Entomofauna

Dannosa:

• Specie fitofaghe
• Specie vettrici di vettori
• Specie zooparassite
• Specie nocive alle derrate e ai prodotti conservati

Indifferente:

• Specie fitofaghe: viventi su colture agrarie in bassa densità o viventi su vegetali spontanei.

Utile:

• Specie pronube
• Specie entomofaghe viventi a carico di fitofagi
• Specie produttrici di materie prime
• Specie fitofaghe viventi a spese di vegetali infestanti
• Specie terricole

Caratteristiche insetti

Il corpo degli insetti è formato da tre regioni:

• Capo
• Torace
• Addome

I primi sei segmenti che costituiscono gli insetti si sono uniti in una capsula e questi sei segmenti si sono fusi e hanno costituito il capo. Troviamo poi il torace costituito da tre segmenti visibili e troviamo infine 11 segmenti uniti nell’addome (alcuni possono essere fusi o nascosti diminuendo il numero di segmenti visibili).

Assi principali

• Asse longitudinale: da capo a coda
• Asse dorso-ventrale: da alto a basso
• Asse trasversale: da laterale a laterale

Appendici

Parti mobili dell’insetto che sono antenne, ali e zampe. Le zone di questi parti possono essere dette prossimali (se vicine) o distali (se lontane). Le strutture si dicono mediali se vicine alla linea mediale del corpo.

Capo

Regione in cui sono presenti strutture importantissime per le relazioni con l’ambiente (conoscere l’ambiente e nutrirsi). Due aperture:

• Una verso il basso: peristoma o apertura boccale a questa sono attaccate le appendici boccali
• Una verso l’altro: foro occipitale che mette in comunicazione il resto del corpo con l’ambiente.

La maggior parte dei sensilli sono presenti sul capo (es: antenne, occhi). Sulla fronte possiamo trovare una struttura detto ocello semplice (1 in zona frontale e 2 in zona parietale). Il numero di ocelli varia da zero a tre. Danno diverse informazioni (es: intensità della luce). Sulla fronte possono anche essere presenti le antenne anche se di solito sono presenti nelle zone parietali (o frontali). Occhi composti nella zona dorso-laterale.

Collo

Area membranosa che permette movimenti più o meno ampi al capo. In base all’articolazione in corrispondenza del collo, il capo si dice:

• Libero: capo nettamente distinto dal protorace (primo dei tre segmenti del torace)
• Immerso: capo immerso nel protorace
• Infero: capo posizionato sotto il protorace

Il capo può essere portato con diverse inclinazioni (dipendono dalle appendici boccali):

• Capo ipognato: trovato in insetti fitofagi (che si nutrono di alimenti vegetali) ectofiti che presentano un apparato boccale masticatore. Con postura verticale, asse longitudinale del capo normale all’asse longitudinale del torace.
• Capo metagnato: trovato in fitofagi ectofiti con apparato boccale pungente/succhiante. Asse longitudinale del capo inclinato con angolo acuto più o meno accentuato rispetto all’asse longitudinale del torace.
• Capo prognato: trovato in zoofagi predatori con apparato boccale masticatore o pungente/succhiante. Ha positura orizzontale, asse longitudinale del capo in continuazione con l’asse longitudinale e pertanto le appendici boccali sono rivolte in avanti.

Strutture portate dal capo

Antenne: sono composte da un numero variabile di segmenti detti antennomeri. Le antenne hanno funzione sensoriale data dai recettori presenti negli antennomeri distali. All’interno delle antenne deve scorrere l’emolinfa, c’è presenza di ossigeno e del sistema nervoso. Possiamo distinguere tre regioni nelle antenne:

• Scapo: prima parte dell’antenna, antenomero più sviluppato e gli antennomeri che succedono allo scapo formano con questo un angolo. Si articola al cranio: presenza di una fossetta nel capo dove si incastra lo scapo (in questa zona è presente una membrana articolare).
• Pedicello: secondo antennomero generalmente più piccolo dello scapo e contenente sempre un organo importantissimo che risponde al movimento dell’antenna, l’organo di Johnston. È un organo sensoriale che viene eccitato dal movimento dell’antenna (fondamentale per insetti durante il volo).
• Flagello: comprende i rimanenti antennomeri. Quando gli ultimi antennomeri sono più sviluppati rispetto agli altri abbiamo la suddivisione in clava terminale (più ricca di sensilli) e funicolo.

È possibile un dimorfismo sessuale: sugli antennomeri del maschio sono presenti più sensilli in modo da individuare le femmine.

Abbiamo diversi tipi di antenna:

• Filiformi: più semplici, molto sottili, formate da decine/centinaia di antennomeri tutti dello stesso diametro molto ravvicinati fra di loro. Presenti in maniera importante in tutte le specie degli ortotteri (grilli, cavallette) ensiferi (grilli; presentano antenne molto più lunghe dei celiferi), nei lepidotteri, nei neurotteri e nei blattodei.
• Moniliformi: perché sembrano collane composte da perline. Si trovano in coleotteri crisomelidi.
• Clavate: che presentano clava. Si trovano in coleotteri, lepidotteri diurni e imenotteri.
• Serrate: antenne molto lunghe composte da antennomeri da aspetto appuntito (aspetto seghettato dell’antenna). Tipiche di Coleotteri cerambicidi.
• Pettinate o bipetteninate: hanno aspetto di un pettine e tutti gli antennomeri sono ricchissimi di sensili. Si trovano in lepidotteri (di solito i notturni). Dimorfismo sessuale: antenne pettinate o bipettinate presenti solo nel maschio mentre nella femmina troviamo antenna moniliforme o filiforme.
• Flabellate o lamellari: ricordano l’aspetto di un ventaglio. Questo flabello non è altro che una clava con antennomeri lamellari. Il flabello è chiuso in condizioni normali e viene aperto, per esempio, durante il volo. Sono tipiche di coleotteri scarabeidi. Dimorfismo sessuale: antenne delle femmine molto meno sviluppate di quelle dei maschi.
• Genicolate o genicolate-clavate: forma a “ginocchio”. Presenti in imenotteri apidi e calcidoidei.
• Piumosa e verticillata: presente nell’ordine dei ditteri nel sottordine dei nematoceri (dal greco “antenna lunga”). L’antenna piumosa non è altro che un’antenna verticillata che raccoglie però molte più setole contenenti sensilli. Dimorfismo sessuale: maschio antenna piumosa, femmina antenna verticillata. Il dimorfismo sessuale si dimostra solo in alcune famiglie (culicidi: zanzare).
• Aristata: antenna piuttosto particolare, breve in quanto al massimo presenta da 4 a 6 antennomeri, Presente scapo, pedicello e flagellomero. Nel primo flagellomero è presenta una setola detta arista che può portare un massimo di 3 antennomeri. Queste antenne sono posizionate in zona frontale. Questa antenna è presente nei ditteri brachiceri.

Gli appartenenti al sottogruppo dei nematoceri hanno forma zanzariforma e hanno sempre antenna verticillata. I brachiceri sono più evoluti e hanno forma musciforme. Per famiglie a cavallo di uno dei sottordini si deve controllare la forma delle antenne.

Differenze fra gruppi sistematici negli ortotteri:

• Celiferi: antenne corte (massimo 30 antennomeri).
• Ensiferi: antenne lunghe (filiformi che arrivano a fino 500 antennomeri).

Le antenne sono la più importante sede degli organi di senso e ci sono sensilli che svolgono funzioni di metanorecettori, idrorecettori, termorecettori e chemiorecettori. Questi sensilli possono essere:

• Basiconici
• Tricoidei

Tutti i sensilli olfattivi devono presentare delle minuscole aperture perché da queste devono entrare le molecole gassose. I sensilli olfattivi fanno parte della grande categoria dei chemiorecettori e quello che possono recepire può essere in forma gassosa o in forma liquida (recepiti dai sensilli gustativi).

Le antenne devono essere sempre in grado di recepire e quindi devono essere pulite. La pulizia delle antenne avviene in tutti gli insetti e può essere svolte anche da strutture particolari (es: strecchia delle api) oltre che dall’apparato boccale.

Occhi composti e altri ocelli

Gli insetti vedono attraverso gli occhi composti che si trovano nella parte dorso-laterale del capo e che permettono la percezione delle immagini. Questi organi globosi sono immobili e possono essere talmente grandi da fondersi con il capo (capo oloptico).

Nei fotorecettori troviamo:

• Occhi composti: sono formati da un insieme di unità elementari detti ommatidi. Il numero di ommatidi può variare moltissimo a seconda che l’insetto sia volatore o no: gli insetti non volatori presentano meno ommatidi (sulle centinaia) mentre su insetti volatori arriviamo anche alle migliaia di ommatidi. La parte più esterna degli ommatidi è detta cornea (o corneola) che è trasparente per far passare i raggi luminosi. Al di sotto di questa troviamo il cristallino che concentra i raggi sulla parte sensoriale costituita da un numero variabile di cellule sensoriali (da 4 a 8) che compongono la retina alla quale si collegano i dendriti. La parte dendritica si unisce centralmente a formare il rabdoma. I dendriti recepiscono l’informazione che viene mandata all’assone che porta l’informazione al nervo ottico che arriva al cervello nel lobo ottico. Esternamente sul cristallino e su tutto l’ommatidio troviamo cellule pigmentate.

Gli insetti diurni hanno una visione a mosaico: il rabdoma viene eccitato esclusivamente dai raggi luminosi che sono perpendicolari alla propria cornea (non possono essere eccitati da altri a causa delle cellule pigmentate che isolano gli ommatidi). Questo tipo di vista è detta “per apposizione” e gli insetti aventi questo tipo di vista sono molto sensibili al movimento.

Gli insetti notturni presentano, tra il cristallino e la parte retina-cellule pigmentarie, uno spazio detto “clear zone” e qui i raggi luminosi possono essere spostati in modo da eccitare molti rabdomi (che risultano essere quindi più corti). L’immagine viene un po’ sovrapposta (infatti questo tipo di vista è detto “per superposizione”) ma riescono comunque a vedere. Si suppone che lo spettro di lunghezza d’onda visibile degli insetti vada dai 300 nm (ultravioletto) ai 600 nm (non possono vedere il colore rosso).

Ocelli: sono in numero massimo di tre e si trovano in vicinanza degli occhi composti. Sono molto sensibili alla variazione di intensità luminosa. Le informazioni, in insetti che presentano occhi composti e ocelli, vengono portate da nervi ocellari. Esistono due tipi di ocelli:

• Dorsali (massimo 3): coadiuvano la vista degli occhi composti, si presume, dando informazioni sull’intensità luminosa e sembra riescano a dare agli insetti la possibilità di vedere la luce polarizzata.
• Laterali (che possono essere variabile e più alto di 3): Gli ocelli dorsali si trovano negli adulti sia degli esopterigoti (presenti anche negli stadi preimmaginali) e degli endopterigoti (non presenti negli stadi preimmaginali). Gli ocelli laterali non sono presenti negli esopterigoti e sono presenti solo negli stadi preimmaginali degli endopterigoti in quanto non presentano occhi composti.