Budowa anatomiczna ciała owada

Cykl wykładów z entomologii leśnej

Literatura podstawowa

z zakresu:

Anatomii i morfologii ciała owada

SZUJECKI A., 1998: Entomologia leśna. T. 1 i 2, Wyd. SGGW, Warszawa
SZWANWICZ A., 1956: Entomologia ogólna. PWRiL, Warszawa
RAZOWSKI J., 1987: Słownik entomologiczny. PWN, Warszawa

Entomologii leśnej

SZUJECKI A., 1998: Entomologia leśna. T. 1 i 2, Wyd. SGGW, Warszawa
BRAUNS A., 1975: Owady leśne. T. 1 i 2. PWRiL, Warszawa
DOMINIK J., STARZYK J.R., 2004: Owady niszczące drewno. PWRiL, Warszawa
DOMINIK J., STARZYK J.R., 1998: Atlas owadów uszkadzających drewno. Wyd. Multico, Warszawa
KOLK A., STARZYK J.R., 1996: Atlas szkodliwych owadów leśnych. Wyd. Multico, Warszawa
Schwenke W. (red.) 1972-1982: Die Forstschädlinge Europas. B.1-4. Verlag Paul Parey,
Hamburg, Berlin.

Systematyki i taksonomii

Seria Klucze do oznaczania owadów Polski. Polskie Tow. Entomol.
Monografie Fauny Polski. Wyd. I. Zool. I Muzeum PAN, Warszawa

Drukowane nie szkodzi ….

Zarys treści

- Ogólne uwagi o budowie
anatomicznej ciała owada

- Budowa skóry

- Układ nerwowy, zmysły

- Układ pokarmowy, trawienie

- Układ wydalniczy, wydalanie a
wydzielanie

- Układ krwionośny, rola krwi

- Układ oddechowy

- Układ rozrodczy i rozmnażanie
owadów

Owady to sześcionogie (mają trzy pary
odnóży), tchawkodyszne (oddychają
dzięki systemowi tchawek) stawonogi
(należą jako gromada do typu)

Plan budowy owada na przykładzie szarańczaka (wg Solomon i in.,
1996)

Układ oddechowy w postaci systemu
silnie rozgałęzionych tchawek,
docierających do komórek ciała

Układ wydalniczy w postaci
cewek Malpighiego,
uchodzących do jelita tylnego

Układ krwionośny otwarty z
cewkowatym sercem leżącym po
stronie grzbietowej

Układ trawienny składający się z
jelita przedniego, środkowego i
tylnego.

Skóra i jej znaczenie

Rola skóry:

- okrywa, izoluje i łączy ciało ze środowiskiem,

- tworzy podstawę aparatu szkieletowo-
mięśniowego

Budowa skóry (integumentum,

cutis)

Dwie podstawowe
warstwy skóry:
1.Zewnętrzną czyli
oskórek (kultikula)
2.Wewnętrzną czyli
naskórek
(epiderma)
2a. Błona
podstawowa

Oskórek składa się z:

- epikutikuli – oskórek powierzchniowy
(

cieńka warstwa powierzchniowa zbudowana

z kutikuliny, bez chityny, zabezpieczjący
przed utratą wody

)

- prokutikuli (gruba warstwa
wewnętrzna zawierająca chitynę)
Prokutikula dzieli się na dwie
podwarstwy:

- zewnętrzną

(egzokutikula)

- wewnętrzną

(endokutikula)

Egzokutikula (oskórek zewnętrzny) –

najtwardsza i inkrustowana (wysycona)
polimerycznymi węglowodanami – sklerotyną
i chityną oraz barwnikami – tzw. warstwa
emaliowa

Endokutikula (oskórek wewnętrzny) –

najgrubsza warstwa skóry, składająca się z
dużej liczby cienkościennych warstw

Budowa skóry wg Szujeckiego, 1998 za Roederem, 1953

Wytwory skóry:
1.Nieruchome wyrostki wytworzone z fałdów skóry – np. w postaci „rogu” u rohatyńca lub grzebieni na bokach
przedplecza u niektórych kózkowatych
2.Włosy ruchome – zwykle jednokórkowe wyrostki skóry tworzone przez komórki trichogeniczne naskórka. Włoski te
pokrywają ciało owada w charakterystyczny, zwykle stały – charakterystyczny dla każdego gatunku sposób. W ten
sposób układ włosków może być cechą taksonomiczną i nosi nazwę chetotaksji.
3.Łuski na ciele motyli, wielu chrząszczy, muchówek i błonkówek są przekształconymi i spłaszczonymi włoskami;
łuski niektórych motyli, np. modraszków i bielinków posiadają łuski połączone z gruczołami zapachowymi – zwane
wówczas androkoniami.
4.Gruczoły np. wonne, odstraszające, woskowe, żywiczne, smarowe, allotroficzne i wciągalne ….

Chityna (C

8

H

13

O

5

N

n

)

Wzór strukturalny chityny wg Szujeckiego 1998 za Roederem,
1953

Strukturalny polisacharyd (wielocukier)
zbudowany z reszt glukozaminy
połączonych wiązaniami
glikozydowymi.
Chityna jest bezpostaciową substancją,
nierozpuszczalną w wodzie, zasadach i
słabych kwasach, alkoholu i innych
rozpuszczalnikach organicznych.
Występuje w ścianach komórkowych
wodorostów, grzybów i bakterii; u
zwierząt, głównie stawonogów, wraz z
białkami, solami wapnia, magnezu
tworzy okrywy ciała skorupiaków,
owadów i pajęczaków. Znaleziono ją
również u mięczaków, ramienionogów i
mszywiołów.

Ciekawe, że …
Na chitynę nie działają też enzymy trawienne zwierząt, ale rozkładana jest przez tzw. bakterie
chitynolityczne. Bakterie te wykorzystują chitynę jako jedyne źródło węgla i energii. Zdolność do
rozkładu chityny jest dość powszechna u glebowych i widnych bakterii tlenowych z rodzajów:
Achromobacter, Baccillus (m. in. B. chitinivorus), Beneckea, Chromobacterium, Cytophaga,
Flavobacterium, Microccocus, Pseudomonas oraz u ok. 90% promieniowców glebowych, np.
Streptomyces.

W oskórku owadów udział chityny waha się w granicach 14-60% i na ogół nie jest mniejszy niż 30%.

Skóra w procesie linienia

W okresie rozwoju larwalnego twardy oskórek staje się z czasem
ciasny i musi nastąpić jego wymiana. Dzieje się to procesie
linienia. Zrzucony oskórek składający się z oskórka
zewnętrznego i powierzchniowego nazywa się wylinką
(egzuwium - exuvium).

Etapy linienia:
1.Znajdujące się w oskórku gruczoły linienia tzw. gruczoły
Wersona pod wpływem bodźców hormonalnych wytwarzają
przed każdym linieniem płynną wydzielinę gromadzącą się
pomiędzy nowym oskórkiem powierzchniowym a odstającym
starym oskórkiem wewnętrznym, który z czasem ulega
rozpuszczeniu a powstaje błona ekdyzialna – oddzielająca
stary oskórek od nowego.
2.Całkowite rozpuszczenie starego oskórka wewnętrznego i
powstanie nowego oskórka.
3.Poprzez parcie ciśnienia krwi i ruchy mięśni pęka stary
oskórek (najczęściej na stronie grzbietowej). Poprzez szczelinę
wydostaje się owad w miękkim i niewybarwionym oskórku.

Liczba linień może być stała lub zmienna – zależna od płci lub
stanu środowiska.
Równocześnie z linieniem zewnętrznej okrywy ciała łuszczy się
także kutikula w części przewodu pokarmowego (jelito
przednie i tylne) oraz układu oddechowego (także mającego
chitynową wyściółkę)

Młoda postać doskonała ważki
opuszczająca wylinkę ostatniego
stadium larwalnego

Ubarwienie

Ubarwienie może być pigmentowe lub optyczno
strukturalne

Ubarwienie pigmentowe pochodzi od
barwników zawartych zwykle w
oskórku –

stąd bywa trwałe o i po śmierci

owada nie ulega zmianie,

bądź jak u ważek

w naskórku - stąd nietrwale.
Najważniejszymi barwnikami są:

- melaniny

(od czarnej do czerwonej i żółtej)

- barwniki purynowe

(barwy białe)

- barwniki zbliżone do chlorofilu

(b.

zielone)

- barwniki pobieralne z pokarmem

(antocyjany, flawony, karoteny)

Przykład ubarwienia strukturalnego – Morpho

rhetenor z Ameryki Południowej

Ubarwienie pigmentowe chrząszcza z rodziny

stonkowatych

Ubarwienie optyczno-strukturalne jest
efektem uginania, rozpraszania i
załamywania promieni świetlnych w
oskórku i jego utworach jakimi są np.
łuski.
Powstają w ten sposób niezwykle
efektowne barwy na skrzydłach motyli i
pokrywach chrząszczy.

Ubarwienie kryptyczne i

telechromatyczne

Ubarwienie kryptyczne (maskujące) – polega na
upodabnianiu się owada rysunkiem, kształtem,
zachowaniem do otoczenia, przedmiotów
nieruchomych itp.
Kryptyczne naśladowanie otoczenia określane jest
jako mimezja.
Ubarwienie telechromatyczne (odstraszające) polega
na wykorzystaniu jaskrawych, kontrastowych lub
bardzo intensywnych barw do odstraszenia
prześladowe. Jest to zjawisko szeroko
wykorzystywane w całym świecie zwierząt. Jedną z
form ubarwienia telechromatycznego jest mimikra –
polegająca na upodabnianiu się do form drapieżnych,
żądlących, trujących itp. Przykładem mogą być
przezierniki.

Modliszka Idolum diabolicum imitująca
przednimi, chwytnymi odnóżami
kwiat

Pobieranie pokarmu, trawienie i wydalanie

czyli układ pokarmowy i wydalniczy

1. Aparat gębowy typu

gryzącego

– jako

przykład budowy
aparatów gębowych

2. Elementy budowy

układu pokarmowego

3. Fizjologia odżywiania

się

Głowa mrówki jako przykład aparatu gęboweo typu
gryzącego

Czułek

Głaszczek wargowy

Głaszczek
szczękowy

Żuwaczki

Warga górna

Aparaty gębowe owadów

Aparat gębowy typu
gryzącego (ortopteroidalny)
występuje u chrząszczy,
prostoskrzydłych,
siatkoskrzydłych, rośliniarek i u
owadów bezskrzydłych
Składa się z:

- nieparzystej wargi górnej,

- jednej pary żuwaczek

- jednej pary żuchw oraz

- wargi dolnej.
Z wyjątkiem wargi górnej, która
jest płatem skórnym, wszystkie
pozostałe części pochodzą od
zmodyfikowanych odnóży.

Modyfikacje narządów
gębowych wynikające ze
sposobu pobierania pokarmu.

Inne typy aparatów
gębowych:

- liżąco-gryzące (pszczoły,
trzmiele i osy),

- ssące (motyle),

- kłująco-ssące (pluskwiaki,
niektóre Diptera),

- liżąco-ssące (muchówki)

Budowa gryzącego aparatu
gębowego

A – warga górna (labrum)
B – żuwaczki (mandibulae)
C – żuchwy (maxillae)
D – podgębie (hypopharynx)
E – warga dolna (labium)
Lc – żuwka zewnętrzna (lacinia)
Ga – żuwka wew. (galea)
St – pieniek (stipes)
Ca – kotwiczka (cardo)
Gl – języczek (glossa)
Pgl – przyjęzyczek (paraglossa)
Prmt – podbródek (praementum
Pg – dźwigacz głaszczka
(palpiger)
Mt – broda (mentum)
Smt – podbródek (submentum)
Pl – głaszczek wargowy (palpus
labialis)

Narządy gębowe typu gryzącego u karaczana Periplaneta wg Szujeckiego 1998, za
Seifertem, 1975

Elementy budowy układu pokarmowego

Schemat budowy układu pokarmowego owada wg Szujeckiego, 1998 za
Szwanwiczem, 1955

Elementy budowy
układu pokarmowego:

1 - cybarium
2 – otwór gębowy
3 – jama gębowa
4 – gardziel
5 – gruczoł żuwaczkowy
6 – tentorium
7 – salivarium
8 – przewód ślinowy
9 – gruczoł ślinowy
10 – przełyk
11 – jelito przednie
12 – wole
13 – przedżołądek
14 – wyrostki jelita
środkowego
15 – zastawka kardialna
16 – błona perytroficzna
17 – jelito środkowe
18 – cewki Malpighiego
19 – odcinek pyroliczny
jelita tylnego
20 – zastawka
pyloryczna
21 – jelito cienkie
22 – zastawka rektalna
jelita prostego
23 – brodawka jelita
prostego
24 – jelito proste
25 – jelito tylne
26 – otwór odbytowy

Położenie i funkcja.
Trzy podstawowe odcinki układu
pokarmowego : jelito przednie
(stomodaeum), środkowe (mesenteron) i
tylne (proctodaeum).
Jelito przednie i tylne powstają z ektodermy
– stąd zawierają warstwę wyścielającą –
intimę – obfitującą w chitynę.
Jelito środkowe powstaje w endodermy i
składa się z żywej warstwy nabłonkowej –
epitelium.
Na stomodaeum składają się gardziel,
przełyk, wole, przedżołądek i czasami
zbiorniki pokarmu.
Gardziel (pharynx) – przełykanie pokarmu,
Przełyk (oesophagus) i wole (ingluvies) –
mieszanie ze śliną i wstępne trawienie; rola
śliny i wola,
Przedżołądek (proventriculus) pokryty jest
silnie zesklerotyzowaną wyściółką, służy do
rozdrabniania i filtrowania pokarmu.
Zastawka kardialna – jej rola nie jest jeszcze
dokładnie wyjaśniona

Elementy budowy układu pokarmowego

Układ trawienny imago szeliniaka sosnowca wg
Szujeckiego, 1998 za Dajoz’em, 1980

Objaśnienia budowy
układu trawiennego
szeliniaka sosnowca:

10 – przełyk
12 – wole
13 – przedżołądek
14 – wyrostki jelita
środkowego
17 – jelito środkowe
18 – cewki Malpighiego
19 – odcinek pyroliczny
jelita tylnego
21 – jelito cienkie
24 – jelito proste
26 – wyrostki jelita
środkowego, w których
przebywają symbionty
27 - kryptonefridia

Jelito środkowe (mesenteron)
Wyścielone jest nabłonkiem – epitelium,
utworzonym z żywych komórek pokrytych
delikatnymi, plazmatycznymi wyrostkami
tworzącymi warstwę pałeczkowatą –
rhabdorium.
Rola epitelium:
- wydzielanie soków trawiennych,

- wchłanianie produktów trawienia,

- wydzielanie błony perytroficznej.
Błona perytroficzna (membrana peritophica)
jest bezstrukturalną błoną złożoną z białek i
chitynowych fibrylli, otaczającą pokarm i
chroniącą nabłonek jelita środkowego.
Pozwala na dyfundowanie pokarmu i
enzymów trawiennych. Występuje u
wszystkich owadów z wyjątkiem
pluskwiaków i dojrzałych motyli (ze względu
na płynny pokarm).
Jelito środkowe u pluskwiaków
równoskrzydłych w przedniej części składa
się z komory filtracyjnej, gdzie następuje
rozdzielenie frakcji pokarmu płynnego. Z
kolei u owadów kasylofagicznych do jelita
cienkiego mogą uchodzić wyrostki, w których
przebywają symbionty niezbędne do
trawienia celulozy.
Pomiędzy jelitem środkowym a tylnym
znajduję się zastawka pyloryczna, za którą
znajdują się ujścia cewek Malpighiego.

Elementy budowy układu pokarmowego

Przewód pokarmowy robotnicy pszczoły miodnej wg Curyło i
in., 1983 za Snodgrassem

Elementy przewodu
pokarmowego
robotnicy pszczoły
miodnej:

1 - gardziel
2 – gruczoły
gardzielowe
3 – gruczoły potyliczne
4 – przełyk
5 – wole
6 – przedżołądek
7 – jelito środkowe
8 – cewki Malpighiego
9 – jelito proste
10 – gruczoły rektalne
11 – jelito cienkie
12 – gruczoły wargi
dolnej
13 – zbiornik ślinowy
gruczołów
14 – przewody ślinowe

Proctodaeum dzieli się na: jelito
cienkie (ileum) i jelito proste
(rectum) oddzielone zastawką
rektalną.
Funkcja jelita cienkiego jest
wchłanianie wody z pokarmu, a
jelita prostego – formowanie
odchodów.
Odciąganie wody z trawionych
resztek i wprowadzanie ich z
powrotem do organizmu możliwe
jest dzięki działaniu gruczołów
rektalnych. Mają one bardzo duże
znaczenie, zwłaszcza u gatunków
zasiedlających suche środowiska
lądowe.
Kształt odchodów często jest
stały i charakterystyczny dla
poszczególnych gatunków
Spadź.

Fizjologia odżywiania

Procesy trawienia możliwe są dzięki enzymom zawartym w
ślinie i wydzielinach jelita środkowego.
Dwa sposoby trawienia: trawienie wewnątrzjelitowe i
trawienie pozajelitowe (zewnętrzne).

Grupy enzymów:

Enzym

Substancje
rozkładane

Produkty

Proteazy

(jelito

środkowe)

Peptydazy

Białka
Polipeptydy

Polipeptydy
Aminokwasy - przyswajalne

Lipazy

(jelito środkowe)

Tłuszcze

Kwasy tłuszczowe i
gliceryna

Karboksydazy:
- heksoksydazy

(g.

ślinowe)

- poliazy:

- amylazy

(ślina)

- celulazy i

hemicelulazy

Węglowodany:
maltoza

skrobia
błonnik i hemicelulozy

jednocukry

cukry proste

Trawienie cukrów i skrobi następuje w jelicie przednim, a rozkład białek, tłuszczów
i błonnika – w jelicie środkowym.

Fizjologia odżywiania owadów

ksylofagicznych

Skład chemiczny drewna: ok. 40-6-% celulozy,
20-40% ligniny, kilka % hemicelulozy, do 6%
skrobi i do 3% białka – czyni z drewna pokarm
mało odżywczy

Trzy grupy ksylofagów:
1.Ksylofagi wykorzystujące błonnik
2.Ksylofagi odżywiające się cukrami, skrobią i
białkiem zawartym w drewnie
3.Ksylofagi „mycetofagiczne”

Grupę pierwszą stanowi większość kózkowatych,
niektóre bogatki i kołatki – rozkład błonnika
odbywa się przy pomocy enzymów lub
organizmów symbiotycznych (jak np. u termitów).
Drugą grupę stanowią owady żerujące głównie w
strefie bielastej, lub w drewnie drzew jeszcze
żywych, bądź zamierających, gdzie zawartość
cukrów prostych, skrobii i także białka jest
stosunkowo wysoka – tu należą rzemliki,
trociniarki, przezierniki, a także miazgowce i
kapturniki.
Trzecia grupa to owady odżywiające się grzybami
ektosymbiotycznymi – hodowanymi na ściankach
chodników wygryzanych w drewnie, podczas gdy
drewno nie stanowi zasadniczego pokarmu. Do
tej grupy należą drwalniki, rozwiertki, wyrynniki i
rytel. Zarodniki grzybów przenoszone są w
specjalnych kieszeniach skórnych zwanych
mycetangiami.

Ciekawe, że …

Kwietnica Potosia
metallica, przechodząca
rozwój w mrowiskach,
gdzie odżywia się
wyschniętymi igłami
sosen, stanowiącymi
budulec mrowisk,
zawierających dużo
błonnika a bardzo mało
białka, hoduje w
przewodzie
pokarmowym (właściwie
w komorze
fermentacyjnej) bakterie
i żerujące na nich
pierwotniaki –
stanowiące dla kwietnicy
rzeczywisty pokarm i
źródło białka.

Potosia cuprea metallica (Hrbst.,

1782)