Anatomie hmyzu, který popisuje morfologii jejich vnější a vnitřní struktury, a hlavní vlastnosti těchto struktur, má mnoho společných rysů s tím z členovců z ostatních hexapod Dílčí kmene : tělo rozdělené (odtud název hmyz , učená výpůjčka v roce 1553 latinsky insectus sloveso insecare , „cut“), biologové nazývající tyto segmenty metameres ; funkční změna metameria , nazývaná tagmatizace , v souvislosti s adaptací na velmi různorodé životní prostředí (adaptace různých členů ekologického cechu na ekologické prostory, způsoby života, zahrnuje tagmy, které získávají morfologickou specializaci a víceméně Funkční tah), vede k tělu rozdělenému na tři tagy cephalic (senzorický tagme), hrudní (lokomotorický tagme) a břišní (viscerální tagme). Hlava se specializuje na senzorické a trofických funkce se zejména párem antén , složené oči a ústa dílů , na hrudníku s v podstatě pohybová funkce díky tři páry kloubových ramen , a břicha , postrádající jiné přídavky. Jako genitálií , které se má funkci trávení , vylučování a rozmnožování . Části úst jsou viditelné a vnější (zejména s čelistmi , čelistmi schopnými kousat), proto je starý název Ectognaths nebo pravého hmyzu, který je odlišuje od Entognaths , malé třídy šestiúhelníků ( Collembola , Diploures , Protoures ), pravděpodobně paraphyletic , s nenápadnými vnitřními ústy.
Tělo hmyzu , stejně jako tělo jiných členovců , je pokryto tuhým exoskeletonem, který je složen z charakteristické molekuly, chitinu a je tvořen třemi vrstvami kutikuly .
Stejně jako všechny členovce , hmyz má segmentované tělo podporované exoskeletonem, který je tvořen chitinovou kutikulou . Segmenty těla jsou uspořádány do tří značek, kterými jsou hlava, hrudník a břicho. Hlava má pár tykadel, pár složených očí , ocelli a tři sady upravených přídavků, které tvoří ústa .
Hrudník se skládá ze tří segmentů ( prothorax , mesothorax a metathorax ) a obecně nese všechny pohybové orgány ( křídla nebo nohy ). Břicho je většinou tvořeno jedenácti segmenty, které mohou mít někdy přídavky, například cerci. Uvnitř obsahuje část důležitých orgánů, jako je trávicí systém, dýchací systém, vylučovací systém a reprodukční orgány . Fyziologie částí těla hmyzu, zejména křídel, nohou, tykadel a úst, má velkou variabilitu a mnoho úprav.
„Především úzké intersegmental sklerity slouží pro vložení podélných svalů se střídají s velkými segmentovými sklerity s ochrannou roli. Toto uspořádání, které umožňuje jen nepatrné pohyby, je modifikováno s výjimkou ventrálního hrudního povrchu fúzí mezisegmentálních skleritů se segmentovými sklerity, které je následují. Tak vnější segmentace , označený flexibilní intersegmentary membrány je posunuta dopředu vzhledem k pravému metamery která přetrvává v svaloviny. Podélné svaly jsou proto v tomto typu segmentace, která se objevila sekundárně, mezisegmentární “.
U většiny hmyzu v dospělém nebo larválním stadiu je hlava obklopena silně sklerotizovaným diskem nazývaným kapsle hlavy nebo epikranium. Tato formace, která zvenčí ztuhne hlavu, však není přítomna ve všech larvách hmyzu (např. Larvy mouchy Cyclorrhapha ). Hlavová kapsle je hlavní částí hlavy a má složené oči, ocelli, pár tykadel a ústní ústrojí. Tato kapsle je sestava 6 nejpřednějších segmentů těla.
Stejně jako v mnoha suchozemských členovcích je hlava také vnitřně vyztužena endoskeletem , tentoriem (en) , chitinovou strukturou, která je výsledkem kutikulárních invaginací. Tyto endoskeletální formace tvoří protínající se rozpětí, která definují kompartmenty zajišťující konsolidaci kapsle a sloužící jako body připojení ke svalům. Rozdělují tak hlavovou tobolku na oblasti ohraničené liniemi, vnitřními výztužnými hřebeny odpovídajícími určitým lebečním švům (více či méně výrazné lineární prohlubně). Pouze epikraniální sutura (nazývaná také ekdyziální sutura nebo Y sutura) je linií nejmenšího odporu (kvůli absenci exocutiklu na jeho úrovni), podél které se kutikula rozděluje během línání .
Orientace preorálního prostoru (vymezená ústními částmi) umožňuje rozlišit ortognatickou hlavu (otvor preorálního prostoru je kolmý k ose těla), prognatickou hlavu (otvor je posunut dopředu) a opisthognatická hlava (otvor se posunul dozadu).
Čelo je část kapsle hlavy, která končí vpředu, těsně pod anténami. Liší se tvarem a velikostí. U některých druhů je jeho vymezení relativně libovolné. V jiných je ohraničen fronto-clypeálními nebo epistomálními rýhami. V případě hmyzu se třemi ocelli je medián obvykle umístěn na frontách. Na vrcholu hlavy (vrchol) jsou čelní stehy, které mohou mít různé tvary (Y, U nebo V). Během líhnutí určitého hmyzu se tyto stehy otevírají a umožňují zvířeti vymanit se ze své staré obálky. Čelní stehy nejsou přítomny u všech druhů hmyzu.
Čtyři nejzřetelnější segmenty jsou ty, které si zachovaly kloubové sudé přídavky: tykadla, čelisti, čelisti a labium.
OcellesTyto eyespots jsou orgány fotoreceptorů singles, kteří se ocitnou na vrcholu hlavy hmyzu. Tyto orgány jsou extrémně citlivé na světlo, ale jejich funkce není vizuální. Obvykle jsou tři, jeden centrální a dva boční. Některý suchozemský hmyz, například mravenci a švábi , mají pouze dvě ocelli. Oceli detekuje jas i malé odchylky v něm.
Oceli by mohla pomoci hmyzu udržovat stabilitu během letu díky této schopnosti detekovat změny světla. Rovněž by hráli roli při vizualizaci polarity nebo jako detektor cirkadiánního cyklu .
Složené očiSložené oči jsou tvořeny juxtapozicí několika stovek ommatidií (až 30 000 v jediném složeném oku), jedné vizuální jednotce. Vnímaný obraz je proto kombinací příspěvků mnoha ommatidií. Ve srovnání s jednoduchými očima mají menší rozlišení, ale mají širší pozorovací úhel a dokážou detekovat rychlé pohyby. V některých případech mají schopnost detekovat polaritu .
U létajícího nebo dravého hmyzu jsou ommatidia organizovány tak, aby poskytovaly velmi specializovaný pohled. Vizuální jednotky jsou více zploštělé a jejich fazety jsou mnohem větší. Zploštění umožňuje ommatidii přijímat více světla. Rozlišení obrázků je proto vyšší. U těchto hmyzu najdeme pseudopupil (in) , malou černou skvrnu, která vždy vypadá, že se dívá ve směru pozorovatele. Tato skvrna je výsledkem absorpce světla rhabdomem ommatidia, jehož osa se shoduje s osou pozorovatele, zatímco boční ommatidia to odráží.
AntényTyto antény jsou hlavní orgány čichu. Dokáží detekovat pohyb a orientaci, pachy, zvuky, vlhkost a různé chemické signály (feromony). Mohou také sloužit jako hmatové orgány pro analýzu prostředí; jako komunikační prostředek pro krytí nebo jako obranný prostředek. Anténa se skládá ze tří hlavních částí: stvol, pedicel a bičík.
Tykadla jsou u hmyzu velmi variabilní. Navíc u stejného druhu existují také mírné rozdíly mezi pohlavími.
Běžné druhy hmyzích anténPředci bezobratlí měli ústa jako bruska . Během evoluce byla provedena specializace, takže nyní najdeme několik typů (drtič, tryska, tryska-tryska, tryska-houba a tryska-lízátko).
V bruskách jsou čtyři důležité části: labrum, čelisti, maxillae a labium. Poslední tři jsou rodové pohybové přívěsky, které se změnily a specializovaly na funkce související s jídlem.
Ústa typu brusky se vyskytují v několika řádech hmyzu ( Coleoptera , Orthoptera , Odonata , Plecoptera , Neuroptera , některé druhy Hymenoptera , Lepidoptera atd.).
Jednoduchá tryskaTento typ úst se vyskytuje u motýlů ( Lepidoptera ). Maxillae se vyvinuly do vícesegmentového proboscis zvaného proboscis . V klidu je tato trubka srolována pod hlavu. Motýli se živí květinovým nektarem, minerály a živinami v jiných tekutinách. Existují také dvě dlouhé dopředu zakřivené palpy, které jsou odvozeny z labia.
Tryska tryskaNěkolik řádů hmyzu má ústní ústrojí, která prorazí a poté nasávají vnitřní tekutiny rostlin nebo živých organismů . Někteří jsou býložravci , jako jsou mšice a křískovití , zatímco jiní jsou hmyzožravci , predátoři nebo přísavníci krve , jako jsou komáři nebo štěnice domácí .
U těchto hmyzu tvoří labium proboscis čtyř kloubových sekcí. Uvnitř jsou čtyři stylety, z nichž nejvnější je odvození čelistí a nejvnitřnější horní čelist . Uvnitř je přívodní potrubí a kanál pro sliny.
U ženských komárů tvoří labium pochvu a uzavírají všechny ostatní části úst. Labrum tvoří trubičku, která slouží k nasávání krve. Z čelistí a čelistí se vyvinuly čtyři stylety, které slouží k propíchnutí kůže oběti.
Houbová tryskaNěkteré mouchy (např. Moucha domácí ) mají části úst sání-houbovitého typu. Labium je upraveno do tvaru proboscis a slouží k nasávání tekuté potravy až do jícnu . Na jejím konci jsou lamely, které tvoří houbovitý aparát. Tento orgán funguje jako houba a absorbuje jídlo v tekuté formě. Při konzumaci pevného jídla moucha vylučuje sliny a ukládá je na potravu. Jeho sliny jsou naplněny trávicími enzymy a rozpouští potravu. Výsledek je potom nasáván do labia kapilárním působením .
Sucker-lickerNěkteré Hymenoptera (např med včely a čmeláci ) se sání-lízání ústní ústrojí. U těchto hmyzu je labium podlouhlé a tvoří jakýsi jazyk nebo glosse. Tento jazyk nasákne nektar z květů nebo jiných tekutin a přenese jej do jícnu. Mají také kusadla, která používají k uchopení, řezání nebo broušení.
Galerie náustkůDrtič
Jednoduchá tryska
Stěrka-houba
Sucker-licker
Tryska tryska
Hrudník se nachází mezi hlavou a břicha. U většiny hmyzu se skládá ze tří odlišných částí: prothorax (T1), mezotorax (T2) a metathorax (T3). Tyto tři segmenty jsou obklopeny sklerity tvořícími exoskeleton každého segmentu: notum (nebo scutum ), na hřbetní straně, pleuron , po stranách, hrudní kost , na ventrální straně. Každý segment má tato jména: sklerity prothoraxu jsou tedy pronotum (nebo prescutum ), propleuron a prosternum , mesothorax mezonotum (nebo scutum ), mesopleuron a mesosternum , metathorax metanotum (nebo scutellu) ), metapleuron a metasternum .
Jedná se o část těla, ke které jsou připevněny tři páry nohou a křídel. Hrudník je proto dokonale vhodný pro pohyb (chůzi, plavání a létání). U dospělého pterygotického hmyzu nesou křídla segmenty T2 a T3.
TlapkyNohy jsou složeny z několika segmentů: coxa, trochanter, femur, tibie a tarsus. Ten je rozdělen na několik částí nazývaných tarsomery . Na konci tarsu najdeme jeden nebo dva drápy. Stehenní a holenní kosti jsou obvykle nejdelší úseky.
Nohy se používají hlavně k pohybu. Vývoj pohybového končetiny členovců je spojeno s jejich kolonizace území kolem 410 Ma . Zatímco primitivní vodní členovci mají mnoho končetin, suchozemští členovci využívají pohyb šesti nohou, který optimalizuje rovnováhu a stabilitu. Tagmatisation v hrudní oblasti, na které je připojen tři páry kartě překládá na pohyb několika krocích podle tvaru hmyzu: dlouhou Walking (chůze velmi pomalu se postupně byly nohou v kontaktu se zemí), tetrapod chůzi (pomalé chůzi s velkou zátěží, vždy se čtyřmi nohami v kontaktu se zemí), chůze na stativu (rychlá chůze s malou zátěží, vždy se třemi nohami v kontaktu se zemí). Hmyz má nejčastěji stativovou chůzi . Stojí na stativu tvořeném první a třetí nohou na jedné straně a prostřední nohou na druhé, zatímco ostatní tři nohy jsou vyhozeny dopředu, pak je proces obrácen. Tento způsob lokomoce se „střídavým stativem“ se u hmyzu zachoval, zatímco obratlovci si osvojili bipedální pohyb . Jednou z hypotéz je, že stativová chůze umožňuje hmyzu rychle se pohybovat v nerovném terénu (v souvislosti s lepivostí nohou, která jim umožňuje pohybovat se svisle), zatímco bipedální chůze je účinnější v rovném terénu.
Nohy mají různé morfologie v závislosti na životním stylu hmyzu, který je vlastní: dlouhé a tenké nohy pro běh, krátké a podsadité nohy pro kopání, veslo ve tvaru nohy pro plavání, nohy s háčky pro chytání kořisti atd.
KřídlaModerní hmyz má obvykle dva páry křídel. První pár, známý jako přední křídla (AA), se nachází na mezotoraxu (T2), zatímco druhý pár, známý jako zadní křídla, se nachází na metathoraxu (T3. V této třídě najdeme velkou variabilitu tvarů a velikosti. textury Kromě toho tvar křídel představuje důležité taxonomické kritérium pro určování pořadí.
Některý hmyz nemá křídla v dospělosti. Tato nelétost je charakteristická pro několik taxonů hmyzu ( Phthiraptera a Siphonaptera ). Hmyz řádu Diptera (moucha, komár atd.) Má zadní křídla upravená do struktur zvaných činky . Mouchy se proto považují za mající pouze jeden pár křídel.
Břicho je část za hrudníku a obvykle má 11 segmentů (A1 až A11). Tyto segmenty mají řadu malých otvorů, nazývaných stigmy , které umožňují hmyzu dýchat. Dva hlavní typy jsou tergity (na hřbetní straně) a sternity (na ventrální straně). Tyto dvě dlahy jsou kloubově laterálně (plačící) roztažným přehybem membrány (spojivky), který se nazývá pleurální integumentární záhyb. U většiny hmyzu jsou tergity membránové a v klidu jsou skryty pod křídly. Sternity jsou obvykle větší a jsou jasně viditelné pod břichem. Jejich úroveň sklerifikace může být velmi proměnlivá.
Uvnitř najdeme většinu vnitřních orgánů ( trávicí trakt , reprodukční systém atd.). Břicho nemá obecně ani přídavky (ani nohu, ani křídlo), kromě zadních segmentů v koncové poloze: cerci , ovipositor nebo dokonce bodnutí jsou koncové přídavky nalezené u určitého hmyzu.
V posledním segmentu (A11) se břicho skládá ze tří trojúhelníkových skleritů, které se sbíhají kolem análních a genitálních otvorů. Horní skleritida se nazývá epiprocta, zatímco dvě dolní sklerity se nazývají paraprocty .
Exoskeleton hmyzu, suchozemských zvířat, jim umožňuje odolat gravitaci. Tato vnější kostra má také funkci zajišťující mechanickou (proti otřesům, predátorům) a fyziologickou (proti vysoušení a vnějším infekcím) ochranu .
Vnější kostra hmyzu je složena ze dvou vrstev: epicuticle a procuticle . První je vrstva cireus, která neobsahuje chitin . Vodotěsný, omezuje ztrátu vody potem. Druhá je mnohem silnější a skládá se ze dvou vrstev: vnější vrstvy zvané exocuticle a vnitřní vrstvy zvané endocuticle . Endocuticle je silný a flexibilní. Skládá se z mnoha vrstev chitinu a křížících se vláknitých proteinů . Exocuticle je přísnější a jeho složení může být velmi variabilní v různých fázích růstu.
Exoskeleton může být vyztužen endoskeletem, který vyztužuje celek, složený z hřebenů (lokální zesílení kůže, které poskytuje mechanickou ochranu hlavě nebo posiluje hrudník požadovaný silnými svaly křídel a nohou), procesů a apodemas (kožní invaginace odpovídající vnitřnímu rozšíření exoskeletu, apohyza ve formě bodu, apodema ve formě lamely) sloužící jako vložení svalů, jejichž účinnost je optimalizována. Apodema je považován za ekvivalent šlachy u obratlovců a je 50krát tužší než šlacha. Hmyz je jediný bezobratlý, který si vyvinul schopnost létat, přičemž tato adaptace hrála důležitou roli v jejich evolučním úspěchu. Tyto příčně pruhovaných svalů se přímo vloží na své vnitřní straně, nebo nepřímo na těchto porostech, a likvidace těchto letových svalů odlišuje paléoptères a Neoptera .
Přítomnost exoskeletu, zejména hydrofobních vosků epikutikuly, účinně chrání před vysycháním , což je jeden z faktorů, které umožnily úspěšnou kolonizaci suchozemského prostředí . Ale exoskeleton má také nevýhody. S nárůstem velikosti musí být stále silnější a nepřiměřeně podporovat tah svalů. Chitinická kostra není tak silná jako vnitřní kostní kostra. Internalizace dýchacích cest (která se skládá z otevřené sítě naturalní , průdušnice a tracheoli naplněné tracheolar tekutiny, ve kterém dýchací plyny rozpuštění, což je nezbytné pro jejich transmembránové difuzi ) chrání před vysycháním, ale s l k růstu velikosti, poměr vnitřního povrchu trubek k objemu těla činí tento dýchací systém neúčinným. A konečně, omezení svalů v exoskeletu jim brání v růstu s jejich používáním. Exoskeleton tak omezil velikost hmyzu, což upřednostňuje vysoký poměr povrch / objem. Tento faktor spolu s tvrdostí kutikuly a posílením endoskeletu vysvětluje, proč mají mravenci schopnost zvedat a přenášet hromadné břemeny stokrát větší než jejich vlastní. Tato malá velikost také umožnila použití široké škály ekologických výklenků v daném prostředí, což vysvětluje, proč je spolu s reprodukčním potenciálem a rozmanitostí hmyzu považován za určující prvek jejich úspěchu na Zemi.
Schéma příčného řezu kutikuly u členovce
Exuviation z cikáda , zrychlený pohled
Respirační systém hmyzu je otevřená síť stigmat , průdušnice, a tracheoli , které zajišťují přenos metabolických plynů do tkání. Stigmy hmyzu s proměnlivým otevíráním po stranách segmentů (hrudní a břišní pleuritida) se nazývají průduchy .
Některé larvy chironomu - dvojkřídlí žijící ve velmi špatně okysličeném prostředí mají hemoglobin.
Vnitřní prostředí se skládá z hemolymfy, která je uvedena do pohybu hřbetními kontraktilními cévami a obecnými svalovými pohyby hmyzu. Oběhový systém je otevřený, při nízkém tlaku.
Hmyz využívá trávicí systém k extrakci živin a dalších látek z potravy, kterou konzumuje. Tyto potraviny se obvykle přijímají jako komplexní makromolekuly složené z proteinů , polysacharidů , lipidů a nukleových kyselin . Tyto makromolekuly musí být rozloženy katabolickými reakcemi, aby se z nich staly menší molekuly, jako jsou aminokyseliny a jednoduché molekuly cukru. Tímto způsobem je mohou buňky asimilovat.
Trávicí systém se skládá z dlouhého, uzavřené zkumavce s názvem gastrointestinálního traktu, a to vede podélně přes tělo. Tento regionalizovaný zažívací trakt jednosměrně směruje potravu z úst do konečníku. Je rozdělena do tří částí: stomodeum (přední střevo), jehož funkcí je skladování a mechanické trávení (a někdy i aspirace), mezenteron (in) (střední střevo), které zajišťuje enzymatické trávení a vstřebávání živin, a proctodeum ( zadní střeva ), kde jsou výkaly vytvořen . Stomodeum a proctodeum jsou pokryty kutikulou, protože vznikají z invaginace kůže. Kromě trávicího traktu má hmyz také slinné žlázy a slinné nádrže. Tyto struktury se nacházejí v hrudníku vedle předního břicha.
Centrální nervový systém se skládá z dvojitého ventrální ganglion řetězce, nejhmotnější ganglia, které jsou přední a tvořit mozek umístěný v dutině exoskeleton hlavy. První tři páry uzlů jsou spojeny v mozku, zatímco další tři páry se spojí a vytvoří subesofageální uzel, který inervuje ústní ústrojí.
Hrudní segmenty mají ganglion umístěný na každé straně těla, tedy jeden pár na segment. Tato dispozice je přítomna také v prvních osmi břišních segmentech. Tato konstituce se může lišit, někteří švábi ( blattaria ) mají pouze šest břišních uzlin. Moucha domácí ( Musca domestica ) má všechna ganglia sloučená do jedné a nachází se v hrudníku.
U hmyzu nebyl dosud nalezen žádný nociceptor (receptor bolesti). Ačkoli u Drosophily bylo popsáno chování podobné chronické bolesti, neexistuje tedy shoda ohledně jejich stupňů vědomí vůči bolesti.
U žen je reprodukční systém tvořen dvojicí vaječníků , pomocných žláz , jednoho nebo více spermateků a postranních vejcovodů, které spojují tyto části dohromady. Vaječníky jsou tvořeny řadou vajíček, které se nazývají ovarioly . V závislosti na druhu produkují vaječníky různý počet vajíček.
Doplňkové žlázy produkují látky, které hrají roli při mazání a při konečném potahování vajec (např. Chorion ). Tyto žlázy také produkují lepidlo a ochranné látky pro potahování vajec ( ootheca ). Hrají také roli při udržování spermatu .
Spermie je trubice nebo vak, který uchovává a uchovává spermie po dobu (od páření po ovulaci ), která se velmi liší v závislosti na druhu. U hmyzu může samice řídit použití spermií synchronizací jejich uvolňování ze spermatheky v době tření. Ty pak budou mít přístup k vejci procházejícím středním vejcovodem.
Vejce jsou poté kladena jednotlivě nebo hromadně v závislosti na druhu. Samice je připevní k příslušnému neresícímu substrátu.
mužskýMužský hmyz má obecně dvě varlata, která jsou zavěšena v břišní dutině díky průdušnicím a mastným látkám. U primitivnějšího aptérygote hmyzu existuje pouze jeden varle. Tato zvláštnost se vyskytuje také u některých Lepidoptera, v jejich případě však orgán vzniká spojením dvou varlat během posledních fází vývoje larev. Varlata jsou tvořena semennými trubicemi ( folikuly ) a uvnitř je membránový vak, který obsahuje spermie. Zkumavky jsou připojeny k chámovodu, které slouží k evakuaci spermií ejakulačním kanálem. Koncová část tohoto kanálu může být sklerotizována za vzniku edeaus (penisu), orgánu intromise.
Spermie hmyzu jsou ve srovnání s jejich malou velikostí relativně dlouhé. V některých skupinách předků jsou přenášeny prostřednictvím spermatoforu . Obecně se přenos provádí ve formě tekutého spermatu přímou inseminací.