Biologia animale

Classificazione e caratteristiche degli insetti: coleotteri, lepidotteri, imenotteri e altri ordini

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Tra tutti gli animali, la classe degli insetti è quella che comprende il maggior numero di specie: il numero di specie oggi conosciute si aggira infatti intorno al milione, ma si stima siano molte di più. Gli insetti sono invertebrati che appartengono al phylum degli artropodi, in particolare alla superclasse degli esapodi* (letteralmente “con sei zampe”), al contrario degli aracnidi che appartengono ai chelicherati (e hanno otto zampe). La branca della zoologia che studia gli insetti e gli altri esapodi è l’entomologia.

Una classe molto eterogenea: questi tre valori della Moldova emessi nel 1997 rappresentano specie di insetti molto diversi fra loro. A sinistra la mantide religiosa (Mantis religiosa), al centro il sicofante (Calosoma sycophanta) e a destra la formica della quercia (Liometopum microcephalus).

Il corpo degli insetti è divisibile in tre segmenti:

  • il capo, che accoglie i principali organi di senso, come gli occhi, le antenne, e l’apparato boccale;
  • il torace, dai cui lati si diramano i sei arti e le ali (totalmente assenti solo nei tisanuri);
  • l’addome, che termina con con gli organi destinati all'accoppiamento. 

Gli occhi degli insetti possono essere di due principali tipi, che spesso coesistono sul capo di questi animali: gli ocelli sono occhi relativamente semplici che permettono di distinguere la luce dal buio, mentre gli occhi composti sono costituiti da tante piccole “cellette” (o meglio unità fotosensibili), chiamate ommatidi, ognuna delle quali è collegata al nervo ottico. L’occhio composto permette di avere una visione nitida a colori, e in alcune specie di captare anche i raggi ultravioletti, posti sullo spettro di emissione della luce a lunghezze d’onda minori a quelle a cui sono abituati gli occhi umani.

L’occhio composito degli insetti: a sinistra la libellula Sympetrum striolatum, a destra gli ommatidi del moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) ingranditi al microscopio elettronico a scansione. L’iridiscenza e le striature spesso visibili sugli occhi degli insetti sono dovuti a fenomeni di rifrazione e riflessione della luce sulla superficie dell’occhio stesso.

L’apparato boccale è altrettanto importante e interessante da analizzare: le varie specie d’insetti infatti ne possiedono di diversi tipi che accompagnano diverse modalità di nutrimento. È tuttavia possibile ricostruire una storia evolutiva delle componenti della bocca, in quanto alcune di queste sono rimaste conservate fra specie dalle diete molto diverse. A secondo della dieta possiamo identificare diversi gruppi di insetti.

  • Specie predatrici: questi insetti sono abili cacciatori spesso di altri artropodi e hanno una bocca specializzata dotata di potenti mascelle in grado di uccidere e sminuzzare le prede. Un esempio sono i grilli (ordine degli Ortotteri) predatori oltre che abili saltatori e “canterini”.
  • Specie ematofaghe: come suggerisce il nome, si cibano del sangue di altri animali, principalmente di mammiferi. L’esempio più famoso sono le fastidiose zanzare (famiglia dei Culicidi, ordine dei Ditteri insieme a moscerini e mosche), le cui femmine possiedono una sorta di siringa in grado di perforare la pelle della vittima, a seguito dell’applicazione di uno strato di saliva che contiene sostanze emolitiche che fluidificano il sangue della vittima, permettendone l'assorbimento. La loro puntura causa generalmente una lieve irritazione, tranne nel caso di particolari specie portatrici di malattie, come la zanzara anofele (genere Anopheles), la cui saliva può contenere il plasmodio, ovvero il microrganismo che causa la malaria.
  • Specie mellifaghe: alcuni insetti si cibano del nettare dei fiori, una miscela ricca di zuccheri che ha lo scopo di attirare l’insetto stesso sul fiore. La pianta secerne questa sostanza proprio per richiamare gli insetti e “sporcarli” con il polline presente nei fiori: in questo modo l’insetto trasporta il polline anche a grande distanza, andando a fecondare un’altra pianta. Questo fenomeno viene chiamato impollinazione entomogama. In questo caso gli insetti hanno sviluppato due strategie alternative per procacciarsi il nettare: le farfalle (ordine dei Lepidotteri) possiedono una specie di proboscide stretta e lunga, chiamata spirotromba, che a riposo risulta arrotolata su se stessa, mentre le api (ordine degli Imenotteri) presentano un apparato boccale definito lambente, in quanto, nonostante una certa similarità con quello degli ortotteri, le api hanno perso completamente la funzione mandibolare.
  • Specie xilofaghe: sono specie in grado di mangiare il legno e che spesso rovinano mobili nelle nostre case. Animali come le tèrmiti (ordine degli Isotteri) e alcuni coleotteri possiedono infatti una flora batterica costituita da microrganismi lignolitici, in grado di degradare la complessa e resistente struttura del legno. Notissimo il bostrico tipografo (Ips typographus), piccolo coleottero che scava gallerie sotto la scorza di abeti e larici, provocando la distruzione di interi boschi.
  • Specie coprofaghe: questi insetti si cibano dello sterco degli altri animali, appallottolandolo in grandi sfere. La specie più famosa per questo comportamento è lo scarabeo stercorario (Kheper aegyptiorum), considerato sacro dagli antichi Egizi: il suo capo a forma di badile risulta molto utile per accatastare e spostare la sfera di sterco che egli stesso fabbrica.


Un grillo campestre (Gryllus campestris), a sinistra, la zanzara della febbre gialla (Aedes aegypti), al centro, e la spirotromba di una farfalla, visualizzata al microscopio a scansione elettronica, a destra.

Come abbiamo detto, non tutte le specie di insetti possiedono le ali: esistono infatti insetti atteri, come per esempio i parassiti pidocchi (ordine Phthiraptera). Le ali restano tuttavia una grande conquista evolutiva da parte degli insetti, che ha permesso loro di colonizzare tutto il pianeta. Un capolavoro di ingegneria sono le ali delle libellule (appartenenti all’ordine degli Odonati), che derivano il loro nome proprio dalla capacità di mantenerle distese come in libro aperto (in latino libellum). Il termine inglese che li identifica è dragonfly, letteralmente “mosca-drago”, a causa delle grandi dimensioni delle quattro ali rispetto al resto del corpo: la libellula smeraldo (Lestes sponsa), per esempio, ha un addome lungo circa 30mm e ali lunghe fino a 23mm. Una caratteristica delle ali di alcuni insetti, particolarmente evidente delle libellule, è lo pterostigma, un ispessimento di colore nero posizionato verso l’estremità esterna dell’ala. Questo elemento risulta essere più pesante delle altre componenti dell’ala ed è molto probabilmente necessario per la stabilità dell’animale in volo, riducendo di molto la vibrazione delle ali.

A sinistra un esemplare anziano di libellula smeraldo (Lates sponsa) dal tipico colore azzurrognolo. A destra invece dettaglio delle ali della stessa specie, su cui risultano evidenti i pterostigmi di colore nero.

Fra gli insetti, le specie che possiedono le ali più affascinanti sono sicuramente gli appartenenti all’ordine dei Lepidotteri, ovvero le farfalle e le falene. Le farfalle sono prevalentemente diurne e in relazione a ciò sfoggiano colori sgargianti, che hanno la funzione di spaventare eventuali predatori (per esempio molti rettili e uccelli) e attirare gli individui dell’altro sesso. Le falene, al contrario, preferiscono aspettare il buio della notte per la propria attività, e in relazione a ciò sono tendenzialmente molto meno colorate. Per orientarsi probabilmente utilizzano la Luna come riferimento, e risultano in qualche modo “disturbate” e attratte dalle luci artificiali. Le zanzare, invece, risultano attratte dalle luci percepite come fonti di calore, come i mammiferi del cui sangue si cibano (in realtà tale su tale attrazione esercitata sugli insetti ematofagi intervengono anche altri fenomeni chimici, come ad esempio alcuni odori). 

La farfalla morfo blu (Morpho menelaus) a sinistra, la farfalla monarca (Danaus plexippus) al centro, e la falena sfinge dell’oleandro (Daphnis nerii) a destra.

Come la falena dell’immagine qui sopra, molti insetti hanno sviluppato strategie di mimetismo al fine di nascondersi dai predatori, oppure di spaventarli o di confonderli al momento dell’attacco. Sempre fra i lepidotteri, la farfalla testa di gufo (Caligo idomenenus) possiede una macchia sulle proprie ali posteriori che ricrea molto fedelmente l’occhio di un gufo, in grado di incutere timore negli altri animali, o di spostare l’attenzione del predatore lontano dal corpo della farfalla. I membri dell’ordine dei Fasmidi, invece, sono in grado di mimare alla perfezione parti di piante, come nel caso degli insetti stecco (famiglia dei Fasmatidi) e degli insetti foglia (famiglia dei Fillidi).


L’arte del mimetismo: a sinistra la farfalla testa di gufo (Caligo idomenenus), al centro l’insetto stecco (Ctenomorpha marginipennis) e a destra l’insetto foglia (Phyllium philippinicum).

L’ordine di Insetti che comprende il maggior numero di specie- circa un terzo di tutte le specie di insetti-  ed anche uno dei più noti, è quello dei Coleotteri. Essi possiedono ali anteriori relativamente dure (chiamate elitre) che permettono di proteggere l’altro paio di ali e gran parte del corpo. Tra i coleotteri si possono osservare comportamenti particolari, spesso atti al corteggiamento della femmina.

Per esempio le femmine delle lucciole (famiglia dei Lampiridi) possiedono un organo luminoso sull’addome, con il quale emettono una luce (diversa fra le varie specie) in grado di attirare il maschio, o talvolta un’ignara preda. L’emissione di luce è possibile grazie a una molecola, chiamata luciferina, che, ossidata dall’enzima luciferasi, è in grado di provocare una bioluminescenza simile a quella diffusa da alcune meduse. Il nome inglese della lucciola è firefly, letteralmente “mosca di fuoco”. I coleotteri della famiglia dei Lucanidi, invece, sono meno “romantici” e più “violenti” in quanto i maschi di queste specie lottano strenuamente con i loro simili per accaparrarsi le femmine: in questi combattimenti utilizzano le grandi e potenti mascelle di cui sono dotate per sollevare e ribaltare l’avversario. Una specie di lucanide che vive in Europa è il cervo volante (Lucanus cervus), che tuttavia è ritenuta essere una specie a rischio di estinzione.

Specie di coleotteri: a sinistra la simpatica coccinella (Coccinella septempunctata), al centro la bioluminescenza verde della lucciola giapponese (Luciola lateralis) e a destra lo spirito combattivo di due esemplari di cervo volante (Lucanus cervus).

Il ciclo vitale degli insetti consiste in una serie di mute e metamorfosi ad adulto a partire da una larva che nasce da un singolo uovo fino all'adulto. È possibile distinguere due tipi principali di cicli biologici, che presentano nomi diversi per i vari stadi di sviluppo dell’organismo.

  • Metamorfosi incompleta: la larva emerge dall’uovo e cresce fino a rompere il rivestimento che la ricopre (chiamato cuticola), per poi maturare definitivamente ad adulto.
  • Metamorfosi completa: la larva nasce dall’uovo e dopo circa quattro settimane si chiude in una forma immobile e isolata dall’esterno, chiamata ninfa o pupa, dalla quale emergerà l’animale adulto. Nel caso dei lepidotteri, la larva e la pupa vengono rispettivamente chiamate bruco e crisalide.


Ciclo vitale della farfalla macaone (Papilio machaon): a partire da sinistra, bruco, crisalide e adulto (non in scala fra loro).

Alcuni insetti dell’ordine degli Imenotteri (api, vespe, formiche) e degli Isotteri (tèrmiti) hanno sviluppato un comportamento sociale, grazie al quale hanno costruito una società molto organizzata, caratterizzata da una rigida scala gerarchica. Gli esempi più famosi sono le api (famiglia Apidi) e le formiche (famiglia Formicidi), la cui organizzazione è costituita da vere e proprie caste che hanno lo scopo di dettare i ruoli per l’accrescimento della propria colonia, ovvero l’alveare e il formicaio. La regina è la femmina dalle dimensioni maggiori ed è l’unica che è ammessa all’accoppiamento: nelle api il suo nutrimento principale è la pappa reale, ricca di lipidi, zuccheri e proteine. Le operaie invece sono femmine che hanno dimensioni fortemente ridotte e sono sterili: le formiche operaie sono sprovviste di ali, mentre le api operaie, spesso datate di pungiglione, viaggiano a lungo di fiore in fiore per recuperare il nettare, con il quale producono il miele e la cera, necessarie per la costruzione del favo nell’alveare. L’unica utilità dei maschi è invece la fecondazione, e questi spesso non sopravvivono all'accoppiamento. I maschi delle api prendono il nome di fuchi. Anche le terniti, i cui nidi hanno spesso forme bizzarre, presentano organizzazioni sociali molto complesse, basate su particolari sistemi di caste. 


L’unione fa la forza: a sinistra api domestiche (Apis mellifera) si prodigano nella costruzione dell’alveare, al centro alcuni esemplari di formiche carnivore (Iridomyrmex purpureus) attaccano una cicala, a destra invece un termitaio in India.

 

Credits Immagini: Wikimedia Commons Adityamadhav83, Aiwok, Christian Fischer, Denis Barthel, Derkarts, Didier Descouens, Eastfrisian, Fir0002, Hippocampus, James K. Lindsey, jjron, Luis Miguel Bugallo Sanchez, Richard Bartz, Rothacher, Xavier Vàzquez, Yellow_bird_woodstock.

 

*il termine esapodi era stato considerato a lungo sinonimo di insetti, poi in tempi relativamente recenti proturi,dipluri e collemboli, esapodi privi di ali (nella classif. Tradizionale “apterigoti)", sono stati messi a parte, così esapodi è diventato superclasse. Oggi gli unici  apterigoti considerati insetti sono i tisanuri.

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