Kukaiņi — definīcija, anatomija, dzīves cikls un sugu daudzveidība

Kukaiņu ķermeņi

Kukaiņiem ir eksoskelets (skelets no ārpuses). To skeleti ir veidoti no plāniem, cietiem gabaliņiem vai plāksnītēm, kas līdzinās bruņām un ir izgatavoti no hitīna. Visi kopā šie gabaliņi veido cietu slāni ap kukaiņa ķermeni. Eksoskelets aizsargā kukaiņu.

Kukaiņu ķermenim ir trīs galvenās daļas: galva, krūškurvis un vēders. Uz galvas ir kukaiņa saliktās acis, divas antenas (tās jūt un sajūt smaržu) un mute.

Uz krūšu kurvja kukaiņiem ir spārni un kājas. Visiem kukaiņiem ir sešas kājas (trīs pāri locītavu) un parasti četri spārni (divi pāri).

Vēders ir kukaiņa muguras daļa. Vēdera iekšpusē atrodas kuņģis, sirds un izvades sistēma, kur no kukaiņa izdalās ķermeņa atkritumi. Bites vēdera aizmugurējā daļā ir arī dzeloņdzelonis.

Fizioloģija

Tāpat kā mūsu muskuļi savienojas ar kauliem, lai mēs varētu staigāt un stāvēt, arī kukaiņa muskuļi savienojas ar zirgu skeletu, lai tas varētu staigāt un kustēties. To muskuļi atrodas skeleta iekšpusē.

Kukaiņi ir aukstasiņu dzimtas dzīvnieki, un tas nozīmē, ka tie nespēj kontrolēt savu ķermeņa temperatūru. Tas nozīmē, ka kukaiņi nav labi spējīgi pārdzīvot aukstumu, jebkurā gadījumā atklātā vietā. Ziemā daudzi kukaiņi pāriet tā sauktajā diapauzē, kas ir kukaiņu hibernācijas versija. Daži kukaiņi, piemēram, tarakāni, nevar pāriet diapauzē, un tie iet bojā, ja ārā kļūst pārāk auksti. Tāpēc tarakāniem patīk dzīvot cilvēku siltajās mājās.

Elpošanas un asinsrites sistēmas

Kukaiņu elpošana notiek bez plaušām. Ir iekšējo caurulīšu un maisiņu sistēma, pa kuru izplūst vai tiek aktīvi sūknētas gāzes. Gaiss tiek uzņemts caur atverēm vēdera sānos, ko sauc par spirakļiem. Skābeklis nokļūst audos, kam tas nepieciešams, caur traheju (8. elements diagrammā).

Daudzi kukaiņu kāpuri dzīvo ūdenī. Daudzām no tām ir žaunas, kas spēj iegūt ūdenī izšķīdušo skābekli. Citām ir jāpaceļas ūdens virspusē, lai iegūtu gaisu, kas var tikt aizturēts vai iesprostots īpašās ķermeņa daļās.

Pieauguši kukaiņi lidojot patērē daudz skābekļa. Tas nepieciešams lidojuma muskuļiem, kas ir visaktīvākie bioloģijā zināmie audi. Lidojuma muskuļi skābekli patērē ļoti daudz: 100 kubikmetri skābekļa uz katru kubikmetru audu stundā. Izmantojot šo sistēmu, lielākais diametrs, kāds varētu būt muskulim (un joprojām patērēt skābekli ar šādu ātrumu), ir aptuveni 0,5 cm. Pat ar īpašiem papildu pasākumiem kukaiņi nevar būt garāki par aptuveni 11 cm. Lielākie kukaiņu ķermeņi ir apmēram tikpat lieli kā peles.

Daži kukaiņi izmanto arī molekulu, ko sauc par hemocianīnu, kas veic tādu pašu darbu kā hemoglobīns mugurkaulniekiem (taču ne tik efektīvi). Kukaiņu asinsrites sistēmai nav vēnu vai artēriju. Asinis" sauc par hemolimfu, un tās pārvietojas telpā, ko sauc par hemocoel. Hemocilā atrodas orgāni, kas tiek aplieti ar hemolimfu. Sirds" ir tikai viena caurulīte, kas pulsē (spiež).

Kā aug kukaiņi

Kukaiņi sāk dzīvi kā olas. Parasti olas izdēj kukaiņu mātīte, bet dažām sugām ir dzīvas dzemdības (olas attīstās mātes iekšienē). Olas ir mazas, bet tās parasti var redzēt ar neapbruņotu aci.

Lai gan pieaugušie eksemplāri ir lielāki, lai saskatītu detaļas, ir nepieciešams palielināmais stikls vai binokulārais mikroskops. Profesionāls entomologs kukaiņu noteikšanai izmanto binokulāro mikroskopu, kā arī drukātu uzziņu literatūru. Ir pārāk daudz kukaiņu, lai ikviens tos visus atcerētos, un lielākā daļa entomologu specializējas tikai vienā vai divās kārtās.

Pēc olu izšķilšanās var notikt divu veidu attīstība. Dažiem kukaiņiem notiek tā sauktā nepilnīgā metamorfoze. Tas nozīmē, ka no olas izšķiļas mazs kukaiņš, ko sauc par nimfu, un šī nimfa izskatās gandrīz tāpat kā pieaugušais kukaiņš. Nīfai augot, nemainās tās izskats, bet mainās tikai tās lielums. Tā iziet vairākas stadijas, ko sauc par "instāriem". Šādā veidā aug arī zalkši.

Citiem kukaiņiem ir pilnīga metamorfoze, kas nozīmē, ka mazais kāpurs, kas izšķiļas no olas, ļoti atšķiras no pieauguša kukaiņa. Kukaiņi, kuriem ir pilnīga metamorfoze, parasti izšķiļas no olas kā kāpurs, kas parasti izskatās kā tārps. Kļaviņa barojas ar barību un kļūst lielāka, līdz pārvēršas par kukaini. Tauriņu kūniņas (daudzskaitlī pupa) bieži atrodas kokonos. Kokona iekšpusē kukaiņš maina savu izskatu un bieži vien tam izaug spārni. Kad kokons atveras, no tā izlien pieaugušais kukaiņš. Daudziem kukaiņiem ir pilnīga metamorfoze, piemēram, vabolēm, tauriņiem un varpēm, kā arī mušām. Pieaugušo attīstības stadiju sauc par imago.

Evolūcijas vēsture

Kukaiņu izcelsme

Senākā zināmā kukaiņu fosilija ir devona laikmeta riņņognata (Rhyniognatha) no 396 miljonus gadu veca riņņādas krīta. Tas virspusēji varēja līdzināties mūsdienu sudrabzirnekļiem. Šai sugai jau bija mandibulas, kas raksturīgas spārnotiem kukaiņiem, kas liecina, ka šajā laikā jau varēja būt attīstījušies spārni. Tādējādi pirmie kukaiņi varēja parādīties agrāk, silūra periodā.

Spārnu izcelsme

2008. gadā pētnieki atklāja, viņuprāt, pasaulē vecāko zināmo primitīva lidojoša kukaiņa ķermeņa nospiedumu - 300 miljonus gadu vecu paraugu no karbona perioda.

Kukaiņu lidojuma pirmsākumi joprojām ir neskaidri, jo šķiet, ka pirmie pašlaik zināmie spārnotie kukaiņi ir bijuši spējīgi lidotāji. Dažiem izmirušiem kukaiņiem bija papildu pāris spārnu spārnu, kas piestiprināti pie krūšu kurvja pirmā segmenta, kopā trīs pāri. Šķiet, ka kukaiņi nebija īpaši veiksmīga dzīvnieku grupa, pirms tiem attīstījās spārni.

Augškarbona un apakšperma kukaiņu kārtas ietver gan dzīvās grupas, gan vairākas paleozoja grupas, kas tagad ir izmirušas. Šajā laikmetā dažas milzu pūcēm līdzīgas formas sasniedza 55 līdz 70 cm garus spārnus, kas bija daudz lielāki par visiem dzīvajiem kukaiņiem.

Iespējams, šo gigantismu izraisīja augstāks skābekļa līmenis atmosfērā, kas ļāva palielināt elpošanas efektivitāti. Vēl viens faktors varētu būt bijis lidojošo mugurkaulnieku trūkums. Daudzas no agrīnajām grupām iznīka perma-triasa izmiršanas laikā, kas bija lielākais masveida izmiršana Zemes vēsturē pirms aptuveni 252 miljoniem gadu.

Kukaiņu veidi

Dažādus kukaiņu veidus var iedalīt grupās, ko sauc par kārtu. Ir daudzas kukaiņu kārtas. Lielākās kukaiņu kārtas ir uzskaitītas turpmāk:

• Vaboļu (kārta Coleoptera) priekšējais spārnu pāris ir pārtapis cietā apvalkā, kas aizsargā aizmugurējos spārnus.
• Tauriņiem un tauriņiem (kārta Lepidoptera) ir lieli, bieži krāsaini spārni.
• Mušām (Diptera kārta) ir tikai divi spārni.
• Skudrām, bitēm un laputīm (Hymenoptera kārta) dažkārt ir dzēlieni, un dažkārt tās dzīvo lielās kolonijās (piemēram, skudru kalnos).
• Īstajiem vaboļiem (Hemiptera kārta) ir gara un šaura mute, līdzīga dzeramā salmiņa formas mutītei. Šāda veida muti sauc par knābi.
• Kukaiņi (Orthoptera kārta) parasti var lēkt ar kājām. Ēda zāli un graudaugus.
• Odonatas, smadzenes un dzegužpirkstītes ir lielākie citu kukaiņu plēsēji. Gan ūdens nimfas, gan lidojošie pieaugušie īpatņi ir plēsīgi.
• Phasmatodea - spieķu un lapu kukaiņi - ir kārta, kuras pamatā ir tikai maskēšanās. Tajā ietilpst pasaulē garākais kukaiņš - Čana megastiklis.

Zirnekļi, skorpioni un tamlīdzīgi dzīvnieki nav kukaiņi, tie ir zirnekļveidīgie. Arahnidi ir posmkāji, kuriem ir četri kāju pāri. Arī simtkāji ir posmkāji, bet ne kukaiņi: tie pieder apakštipa Myriapoda.

Taksonomija

Šajā taksonomijā ir uzskaitītas dažas labāk zināmās kukaiņu grupas.

• Archaeognatha (lēkājošie sariņi)
• Thysanura (sudrabzirnekļi vai sariņi)
• Palaeoptera (kukaiņi, kas nespēj saliekt spārnus virs vēdera)
• Ephemeroptera (Maijvaboles)
• Odonata
• Anisoptera (spāres)
• Zygoptera (dambrieži)
• Neoptera (kukaiņi, kas var saliekt spārnus virs vēdera)
• Exopterygota sensu stricto
• Caloneurodea (izmiris)
• Titanoptera (izmiris)
• Protorthoptera (izmiris)
• Plecoptera (akmens mušas, aptuveni 1700 sugu)
• Embioptera (tīklspārņi, aptuveni 300 sugas)
• Orthoptera (krustknābji, vīkšķi un siseņi)
• Zoraptera (viena ģints, apmēram 30 sugas, līdzinās termītiem)
• Dermaptera (aussvīrusi)
• Dictyoptera
• Notoptera ~tentative~
• Grylloblattidae (ledus kāpuri)
• Mantophasmatidae (atklāti 2001. gadā, (gladiatori)
• Phasmatodea (spieķu kukaiņi, aptuveni 2500 sugu) ~tentatīvs~
• Blattaria (tarakāni)
• Isoptera (termīti)
• Mantodea (mantides)
• Parapneuroptera
• Psocoptera (grāmatmutes)
• Thysanoptera (tripsus)
• Phthiraptera (utis)
• Hemiptera (īstās vaboles, 80 000 sugu)
• Endopterygota jeb Holometabola (850 000 dzīvo sugu vienpadsmit kārtās)
• Hymenoptera (skudras, bites, lapsenes, zāģspārņi)
• Coleoptera (vaboles)
• Strepsiptera (parazīti, kas galvenokārt dzīvo citu kukaiņu iekšienē)
• Raphidioptera (čūskspārņi)
• Megaloptera
• Neuroptera (tīklspārnu kukaiņi, piemēram, skudrulēni).
• Mecoptera (skorpionspārņi, var ietvert blusas)
• Siphonaptera (blusas)
• Diptera (īstās mušas)
• Trichoptera (tārpveidīgie)
• Lepidoptera (tauriņi un tauriņi)

Kukaiņi un cilvēki

Kaitēkļi cilvēkiem var kaitēt dažādos veidos. Daži no tiem ir parazīti, piemēram, utis un gultas kukaiņi. Daži no šiem parazītiskajiem kukaiņiem var izplatīt slimības, piemēram, odi var izplatīt malāriju.

Citi kaitīgie kukaiņi tieši nekaitē cilvēkiem. Termīti un dažas vaboles ēd koksni un dažkārt apēd ēkas, piemēram, mājas. Tomēr termīti palīdz arī sadalīt kokus un zarus, kas nokrīt uz meža zemes. Daudzi kukaiņi ēd lauksaimniecībasproduktus (augus, kas paredzēti cilvēku uzturam). Kukaiņi ir viens no kaitīgo kukaiņu piemēriem, kas ēd augus lauksaimniecībā.

Daži kukaiņi mums ir noderīgi. Bites ražo medu. Dažu varžu kāpuri veido zīdu, ko cilvēki izmanto apģērbu izgatavošanai. Dažās pasaules daļās cilvēki ēd kukaiņus. Kukaiņu ēšanu pārtikā sauc par entomofāģiju.

Daudzas bites un mušas apputeksnē augus. Tas nozīmē, ka šie kukaiņi palīdz augiem radīt sēklas, pārnesot ziedputekšņus no viena zieda uz otru. Daži labi kukaiņi apēd kaitēkļus, piemēram, varavīksnes (vai varavīksnītes, vai mārītes) apēd laputis. Daudzi kukaiņi ēd atmirušus augus un dzīvniekus.

Pesticīdi

Lai iznīcinātu kaitīgos kukaiņus, cilvēki bieži lieto indes, ko sauc par insekticīdiem. Insekticīdi ne vienmēr darbojas. Dažkārt kaitīgie kukaiņi kļūst rezistenti pret insekticīdiem, un tas nozīmē, ka insekticīdi tiem vairs nekaitē. Gan Kolorādo kartupeļu vaboli, gan rombveida laputis ir kukaiņi, kas ir rezistenti pret daudziem insekticīdiem.

Insekticīdi nogalina ne tikai kaitīgos kukaiņus; dažkārt tiek iznīcināti arī daudzi noderīgi kukaiņi. Ja tiek iznīcināti derīgie kukaiņi, piemēram, tie, kas apēd kaitīgos kukaiņus, kaitīgie kukaiņi var atgriezties lielākā skaitā nekā iepriekš, jo tos vairs neapēd derīgie kukaiņi.