真核生物域
动物界
真后生动物亚界
蜕皮动物总门
节肢动物门
六足亚门
昆虫纲
昆虫纲(学名:Insecta)不仅是节肢动物门,也是整个动物界中种类和数最多的一个纲,它们的踪迹几乎遍布世界的每一个角落。据估算全球约有550万种,已发现超过100万个物种,但仍有许多种类尚待发现。
1.分类史目前普遍采用的狭义昆虫的定义是指包括石蛃目、衣鱼目、有翅类昆虫(包括翅退化的种类)在内的一个集合,称为外颚类(Ectognatha);即昆虫纲与外颚类为同义词。原本昆虫的定义涵盖无翅亚纲及有翅亚纲,但由于现今系统发生学研究显示无翅亚纲并非单系群,所以它不应为一分类群(taxon);现今,昆虫的定义已不含弹尾目、原尾目、双尾目这三个无翅的节肢动物类群,它们属于内口纲(Entognatha),又称内颚类。
2.演变历史昆虫在地球上约出现于3.5亿年前,经历了漫长的演化历程。节肢动物起源于类似环节动物的蠕虫,经历下列演进阶段:
①各节腹侧生出附肢,以便行走;
②头部产生触角、眼和口器,成为感觉和摄食中心;
③翅和足集中在胸部成为运动中心;内脏和生殖器集中在腹部成为消化和生殖中心。
昆虫的起源有多种学说,一类学说认为系由水栖祖先演化而来,例如,三叶虫起源说和甲壳类起源说;另一类学说认为由陆栖祖先起源,如倍足纲、唇足纲、综合纲是昆虫的近缘。
3.形态特征昆虫种类繁多、形态各异,在科学分类上,昆虫被列入节肢动物门,六足亚门,它们具有节肢动物的共同特征。昆虫纲不但是节肢动物门中最大的一纲,也是动物界中最大的一纲。昆虫不但种类多,而且同种的个体数量也十分惊人。昆虫的分布面之广,没有其他纲的动物可以与之相比,几乎遍及整个地球。
具备以下几个特征:
(一)身体由若干环节组成,这些环节集合成头、胸、腹三个部分;
(二)头部不分节,是感觉与取食的中心,具有口器和1对触角,通常还有复眼和单眼;
(三)胸部分为3节,可能某些种类其中某一节特别发达而其他两节退化得较小。胸部是运动的中心,具有3对足,一般成虫还有2对翅,也有一些种类完全退化;
(四)腹部应该分为11节,但也常常演化为8节、7节或4节。分节数目虽不相等,但都没有足或翅等;附属器官着生。腹部是生殖与营养代谢的中心,其中包含着生殖器官及大部分内脏;
(五)昆虫在生长发育过程中,通常要经过一系列内部及外部形态上的变化,即变态过程。
体分头、胸、腹三部;头部具触角1对(极少数无触角);胸部3节,每节有足1对;中胸和后胸节通常有翅各一对。腹部除末端数节外,附肢多退化或无。生殖孔后位。头部有触角(极少数无触角)、复眼1对,单眼2~3个或无,口器1个。胸部由前胸、中胸、后胸三节组成。每节腹面两侧各生足一对,由基、转、股、胫、跗五节组成。跗节又分1~5节,末端有爪,有的爪上有爪间垫,有爪间刺。中胸和后胸上通常各生有一对翅。不同虫种的翅脉和脉序不同,为昆虫分类的重要依据。有的昆虫后胸翅退化为平衡棒,有平衡作用。腹部由11节组成,由于前1~2节趋于退化,末端几节变为外生殖器,故可见的节数较少。
4.身体构造昆虫的身体分为头节,胸节(thorax)和腹节(abdomen)。
(1)头部头部有着各种感觉器官。触角(antenna)除了有触觉外,有时还会传递气味信息。在某些雄性蚊子中,触角甚至有听觉,借助触角,它们才能听见同类雌性蚊飞行震动时的声音,以利于交配。而在另外一些昆虫,比如蝗虫或蟋蟀,它们的听觉器官长在身体其它部位,如下体或者是腿上。
昆虫的眼大多是复眼(ommateum)。复眼有上千只小眼(ommatidium)组成。每只小眼会独立成像,总体合成一副网格样的全像。很多昆虫此外还会有两到三只单眼(ocellus),它们的作用并非成像,而是通过光调节自身作息生物节律。另外昆虫的视觉对紫外线敏感,但它们并不能看到红光。
在头部还有口器(trophi)。它们的大颚(mandible)是有力的嚼咬工具。小颚(maxilla)主要是稳住和进一步细嚼食物。
但口器也可以有其他形态,如半翅目异翅亚目的昆虫有一个薄薄的尖型嘴,而蜂则有一长软的吸管。而蜻蜓的幼虫具有脸盖(mask),是由下唇(labium)特化形成的捕食器官,非常灵活,能迅速伸展,捕获猎物,其末端装备着一对能活动的钩子,锋利异常,当脸盖伸向猎物时,这对钩子迅速钳住猎物,脸盖缩回,钩子将猎物送进口中。”
(2)胸部胸部由三个体节组成,由前向后依次称为前胸(prothorax)、中胸(mesothorax)和后胸(metathorax)。每个体节都带有一对附肢,称为胸足。胸足分成几节,分别为基节(coxa)、转节(trochanter)、腿节(femur)、胫节(tibia)、跗节(tarsus)和前跗节(pretarsus)。跗节通常分为5个跗分节,有时还带有成对的爪子。胸足通常会特化,以更好地完成如挖,跳,游泳或是捕捉等任务。第一胸节的背部被称为前胸背板(pronotum),通常会特别加固。另外的两个胸节的背面通常会各带有一对翅。在甲虫的前对翅膀之间有一块三角形的甲片。
翅膀中有分支复杂的血管系统,称作翅脉,其走向和分布可作为分辨昆虫种类的特征之一。前翅比后翅窄而有力,有时会加固,如鞘翅目,其前翅就特化为较坚硬的构造,称为翅鞘。
在双翅目昆虫中,只有一对翅膀发育正常。而后面另一对翅膀则成为平衡棍。许多无翅昆虫应该是在进化的过程中失去了翅,而成为寄生虫,如跳蚤和虱。但是在蝗虫里面也会找到许多没有飞行能力的种类。一些古老,构造简单的古昆虫也飞不起来,它们应该是从没有飞行能力的祖先演化而来的。
(3)腹部昆虫在腹部有着重要的器官,如管状的心脏,梯形神经系统,胃肠系统和生殖器官。部分器官会延伸至前方,如神经中枢—咽上神经节或是脑部,和其他动物一样位于头部。在躯体中还藏着分支的气管,会直接把氧气送到身体的各个器官去。线粒体位于气管开口附近,可以更快的利用空气。昆虫在体侧壁具有气孔(trachea),直接与外界大气接触,可透过肌肉的收缩而关闭,为一种开放式循环系统。
5.器官构成(1)呼吸器官昆虫没有鼻子,它们怎么呼吸呢?原来昆虫是用气管呼吸的,它们有特殊的呼吸系统,即由气门和气管组成的器官系统,气门相当于它们的“鼻孔”。
在昆虫的胸部和腹部两侧各有一行排列整齐的圆形小孔,就是气门。气门与人的鼻孔相似,在孔口布有专管过滤的毛刷和筛板,就像门栅一样能防止其他物体的入侵。气门内还有可开闭的小瓣,掌握着气门的关闭。气门与气管相连,气管又分支成许多微气管,通到昆虫身体的各个地方。昆虫依靠腹部的一张一缩,通过气门、气管进行呼吸。
昆虫能高度适应陆生环境,原因之一就是具备了该种特殊的呼吸系统。蚂蚁、蝗虫、螳螂、蝴蝶、蜜蜂、蚊子、苍蝇等各类陆生昆虫都是以该种方式进行呼吸的。
生活在水中的昆虫也是用气门进行呼吸的。像蜻蜓、蜉蝣的幼虫长期适应水生环境,还形成了一种新的呼吸器官——气管腮,能像鱼一样呼吸溶解在水中的空气。
①气管呼吸气管呼吸是绝大部分陆生昆虫的呼吸方式。营气管呼吸的昆虫,体内有完整的、逐级分支的气管系统,并以气门开口于体壁。呼吸时,通过开启气门使气管与大气直接连通,经气体扩散和通风作用进行气*换,因而也称为气门气管呼吸。
②体壁呼吸体壁呼吸是指跨体壁直接进行气*换的呼吸方式,弹尾纲昆虫的绝大部分种类和一些寄生性昆虫的幼虫,没有气管系统或无完整的气管系统,就通过体壁扩散直接与周围的环境进行气*换。大多数水生昆虫也能利用体壁进行呼吸。实际上,具有完整气管系统,进行气管呼吸的陆生昆虫,也能经由体壁薄膜部分排除一些二氧化碳,但不足以维持正常生理。
③气管鳃呼吸气管鳃是某些昆虫体壁向外突出的丝状或薄片状的结构,其中密布气管的分支,气管内的气体需要跨体壁与周围环境进行气*换。以气管鳃这种特殊结构进行气*换的呼吸方式,称为气管鳃呼吸。最常见的具有气管鳃的昆虫有蜉蝣目、蜻蜓目和毛翅目的幼虫。它们除用气管鳃呼吸外,还用体壁呼吸。在冬季,水中含氧较高,虫体代谢水平较低,体壁呼吸即可维持生活,而在夏季,则需两者并用。
④气泡和气膜呼吸气泡和气膜呼吸实际上是水生昆虫利用物理性鳃进行气门气管呼吸的特殊呼吸方式。例如,龙虱潜入水中时,可在鞘翅下面储藏相当量的空气或是在腹部顶端携带一个气泡,当虫体从气泡吸收氧时,气泡中氧的分压降低,周围水中的氧即扩散进气泡进行补充,这种呼吸方式即称为气泡呼吸。有些水栖昆虫如负子蝽,其腹面有一层排列紧密的疏水性细毛,形成气盾,它可以保存一薄层永不崩解的空气膜,并与气管内的空气连通。气盾同样具有物理性鳃的作用,它的容积保持不变,这种呼吸方式称为气膜呼吸或气盾呼吸。
⑤其他呼吸方式除上述呼吸方式外,有些内寄生昆虫还有一些特殊的呼吸方式,有的初龄幼虫无气门,可以通过体壁直接从寄主体内获得氧气,有些种类在腹部后端气门处生有尾钩,用于穿透寄主的皮组织使气门与大气连通。有的幼虫刺激寄主的皮细胞或气管壁细胞向体内扩展。
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