7. Az élő helikopterek világa A rovarok

Átírás

1 1. Nézz utána az interneten a hemocianin kémiai szerkezetének! Milyen fémiont tartalmaz? 2. Hasonlítsd össze a pókokat és a rákokat lábaik száma, látószervük és légzésük alapján! 3. Készítsetek rákokból készült ételeket tartalmazó virtuális receptes könyvet! Mindenki egy-egy receptet gyűjtsön, azután rakjátok egy közös dokumentumba! Miért egészséges a tengeri állatok fogyasztása? Miért drágák hazánkban ezek az alapanyagok? 4. Nézz utána, hogy miért kapta a fekete özvegy nevet egy pókfaj! 5.Mit jelent az arachnofóbia kifejezés? 7. Az élő helikopterek világa A rovarok Az ízeltlábúak eddig tárgyalt csoportjai valóban igen változatosak. De hogyan alakulhatott ki ilyen rendkívüli sokszínűség a rovarok között? A kutatók eddig több mint egymillió rovarfajt írtak le. A csoport öszszes fajszámát azonban 6 és 10 millió közé becsülik. Ez a hatalmas változatosság a rovarok testfelépítésének köszönhető. Az első rovarleletek kora kb. 400 millió év, amiből arra következtethetünk, hogy kialakulásuk a szárazföldi növényekkel párhuzamosan történhetett. Mindkét csoport a földtörténeti óidő szilur korszakában jelent meg a szárazföldön. A szárazföldi élőhelyek meghódításának szükséges feltétele az állatok számára a megfelelő összetételű és mennyiségű táplálék megjelenése volt. A rovarok sajátos mozgásuk miatt könnyedén hódították meg a szárazföld belső területeit is. Erre a szárnyak kialakulása és ezzel a repülő életmód megjelenése adott lehetőséget (7.1. ábra). elülső szárny összetett szem csáp szájszervek 7.2. A rovarok testfelépítése fej to r ízelt lábak potroh hátsó szárny ivarszervek kivezetőcsöve légzőnyílás 7.1. Ősi rovarlenyomat egy palakőzetben Melyik testtájon találhatók a szárnyak? 197

2 Állatok világa hát-hasi izmok összehúzódnak hátlemez (lenyomódik) hátlemez (felemelkedik) hát-hasi izmok elernyednek Miért hasznos a pödörnyelv a lepkék számára? 7.4. A lepkék pödörnyelve előbél középbél utóbél 7.5. A rovarok tápcsatornája szárny 7.3. A szárnyakat működtető izmok A rovarok szelvényes testfelépítésű állatok. Testtájaik szelvényszáma szigorúan meghatározott. A fej 6, a tor 3, a potroh pedig 12 szelvényből áll. Mozgásszerveik a torszelvényhez kapcsolódnak. Három pár ízelt járólábat, illetve két pár szárnyat találunk itt (7.2. ábra). A rovarok szárnya valójában a kitinváz erekkel dúsan átszőtt hártyaszerű függeléke. A rovarok szárnyát nem tekintjük valódi végtagnak, mert saját izmokkal nem rendelkeznek, így mozgásukért a tor szelvényeinek izmai felelősek (7.3. ábra). A repülés igen energiaigényes folyamat. Ez egyes rovarokban megköveteli a nagy mennyiségű energiadús táplálék folyamatos felvételét, vagy a zsírtesteikben tárolt tápanyag felhasználását. Azokban a rovarokban, ahol a repülés nem szükséges a táplálék megszerzéséhez, a szárnyak visszafejlődtek, mint például a bolhák esetében. A repülő életmód ezek szerint nem hagyta érintetlenül a rovarok többi szervét sem. Hatékony táplálkozásra és keringésre van szükségük a megfelelő energiaellátáshoz. Hogyan épülnek fel ezek a szervek a rovarokban? A rovarok táplálkozása igen sokféle lehet. Szájszervük alaptípusa a rágó szájszerv, amely két pár ízelt lábból alakult ki. Az alaptípusból a divergens evolúciós fejlődés eredményeként számos egyéb szájszerv is kialakult. A lepkék nyaló-szívó szájszervében a pödörnyelv alkalmas a nektár megszerzésére nagyobb méretű virágokból is (7.4. ábra). A házilégy nyaló szájszerve elsősorban folyékony táplálék felvételére képes. A gyötrő szúnyog nőstényeinek szúró-szívó szájszerve lehetővé teszi az emlősök bőrében található erekből a vér megszerzését. A rovarok szájüregéhez nyálmirigyek csatlakoznak, amelyek emésztőnedvet termelnek, így az emésztés már az előbélben megkezdődhet. A tápcsatorna a szájüreg után a garatban, a nyelőcsőben, majd egyes fajoknál a táplálék puhítására alkalmas begyben folytatódik. A rágógyomor kitintüskéi további aprózódást és őrlést tesznek lehetővé. Az emésztés jelentős részben a gyomorban zajlik, amit a gyomorfalban lévő mirigyek emésztő hatású váladéka is elősegít. A tápanyagok felszívása jelentős részben ebben a szakaszban, illetve az utóbélben folytatódik. A felszívott tápanyag a testfolyadékba kerül. Az előbél és a középbél határán nyíló vakbélágak felületnagyobbító képletek, amelyek az emésztést és a felszívást is elősegítik (7.5. ábra). Hogyan jutnak el a felszívódott tápanyagok a különböző sejtekhez? Milyen módon szabadul meg a rovar a felesleges és káros anyagcseretermékektől? 198

3 A testfolyadékba került tápanyagok sejtekhez juttatását a rovarok nyílt keringési rendszere biztosítja. A keringés pumpája a rovarszív, amely gyakorlatilag a megvastagodott háti érrel azonos. A testfolyadék a rovarszívbe annak elernyedésekor az oldalsó nyílásokon jut be. Az összehúzódás során a folyadék a fej irányába továbbítódik. A rovarszív folyadéktovábbító mozgásában a kitinlemezekhez rögzült harántcsíkolt legyezőizmok is szerepet játszanak. A rovarsejtek intenzív anyagcseréje a bomlástermékek intenzív eltávolítását is megköveteli. Erre szolgál a rovarok kiválasztó szerve. A kiválasztó szervet a Malpighi-féle csövek alkotják. Az intenzív anyagcseréhez nemcsak tápanyagra, hanem oxigénre is szükség van. Hogyan biztosítja a rovarok felépítése a megfelelő gázcserét? A rovarok légzését nem egyetlen szerv, hanem a sejtekig elágazó légcsőrendszer biztosítja (7.6. ábra). A légcsövek mozgatásáért testük harántcsíkolt izomzata felelős. A harántcsíkolt izmok elernyedésekor a rugalmas kitincsövek kitágulnak, így a bennük lévő levegő nyomása lecsökken. A külső levegő nyomása emiatt nagyobb lesz, és ennek következtében a légcsövekbe áramlik. Mivel mindez a harántcsíkolt izmok elernyedésével kapcsolatos, így a rovarok belégzése passzív folyamat. A kilégzést a rovartest harántcsíkolt izmainak aktív összehúzódása idézi elő. A rugalmas kitincsövek ilyenkor kisebb átmérőjűek lesznek, így a bennük lévő levegő nyomása megnövekszik. A nyomáskiegyenlítődés miatt ekkor a levegő a légcsövekből a külvilágba áramlik. Tehát a kilégzés a rovarokban aktív folyamat. A légcsövek bejáratát légzőnyílásnak nevezzük. A légzőnyílások főleg a potrohszelvények oldalsó-alsó részén helyezkednek el. A bennük található szőrök a porszemek bejutását és a kilégzés során kikerülő vízvesztést egyaránt akadályozzák. A repülő életmód fejlett szabályozást is kíván, hiszen a tájékozódáshoz ez elengedhetetlen. Hogyan épül fel a rovarok idegrendszere? A rovarok a többi ősszájú állathoz hasonlóan dúcidegrendszerrel rendelkeznek. A hasi oldalon szelvényenként található idegdúcpárok alkotják a központi idegrendszer jelentős részét. A legfőbb idegi központ a rovaragy, amely a feji dúcok összeolvadásából jött létre a garat felett (7.7. ábra). A rovaragy igen összetett információfeldolgozásra és válaszkialakításra alkalmas. A benne található nagyszámú idegsejt összetett kapcsolati háló segítségével képes a repülés irányítására. Miért nem végez légzési gázszállítást a rovarok keringési rendszere? szűrőkészülék légcső- rendszer légcső harántcsíkolt klizom 7.6. A rovarok légcsőrendszere agydúc feji dúcok főverőér szájszerv idegdúc táp- csatorna elülső láb 7.7. A rovarok idegrendszere 199

4 Állatok világa kristálykúp kitin- lencse fényérző receptorsejtek idegrostok 7.8. A rovarok összetett szeme Magyarázd meg az ábra alapján, hogy a rovarok közül a lepkék különösen nagy területről választanak maguknak párt a szaporodáshoz! 7.9. Éjjeli pávaszem fésűs csápja Miért nevezhetjük haszonállatnak a selyemhernyókat? Selyemlepke hernyói Tiszavirág Idegrendszerük összetettsége érzékszerveik fejlettségére is utal. Milyen érzékszervek segítik őket a mozgásban? A rovarok legfontosabb érzékszervei az összetett szemek. Ezek egységei azonos felépítést mutatnak. A fénytörő közeg a kitinlencse, amely a kristálykúpba továbbítja a fényt. A fényérzékelő sejtek ennek alsó felszínén helyezkednek el. Az egyes egységekbe kerülő fény zavarhatná a szomszédos egységek működését. Ezért az egységeket festéksejtek választják el egymástól, amelyek elnyelik az oldalirányból érkező fotonokat. Az összetett szem által közvetített kép mozaikos szerkezetű, tehát nem folytonos (7.8. ábra). A látás mellett fontos szerepet játszanak az egy pár csápon elhelyezkedő kémiai és mechanikai érzékelők k is. Különösen érzékeny a lepkék kémiai érzékelése, amelyet a fésűszerű csápjukon elhelyezkedő nagy- számú kémiai érzéksejt biztosít (7.9. ábra). A rovarok kitinváza az egész testfelületen tartalmaz kitinsertéket. Ezek a váz alatt elhelyezkedő szövetréteg mechanikai érzéksejtjeihez kapcsolódnak. Egyes rovarok (pl. a tücskök és szöcskék) hallószervvel is rendelkeznek. Páros hallószervük az elülső pár lábon helyezkedik el. A hangot jelentő levegőrezgések az itt lévő kitinhártyát rezgetik meg, amit mechanikai érzősejtek képesek felfogni. A hallószerv kialakulása a hangadó szervek fejlődésével párhuzamosan történt az evolúció során. A rovarok hangadása általában a lábukon található kitinfésűk testhez dörzsölésével történik. A hatékony testfelépítés nem lenne elegendő magyarázat a rovarok elterjedéséhez. Szaporodásuknak is hatékony módon kell történnie. Hogyan szaporodnak a rovarok? Hogyan alakul egyedfejlődésük? A rovarok belső megtermékenyítésű, váltivarú állatok, egy részük ivari kétalakúságot is mutat. Az embrió állapot utáni fejlődést posztembrionális fejlődésnek nevezzük. A nőstények által lerakott petékből minden esetben képződik. A rovarok posztembrionális fejlődése tehát sal történik. A lárvák igen sokfélék lehetnek. A házilégy lárvája a nyű, a cserebogáré a pajor, a lepkéké a hernyó (7.10. ábra). A lárvák belső szervei jelentős eltérést mutathatnak a kifejlett állatokéitól. Az egyedfejlődés során általában a alakok a leghoszszabb élettartamúak. A tiszavirág lárvái például évekig fejlődnek a folyó iszapjában, a kifejlett egyed azonban csak néhány óráig életképes, így tápcsatornájuk sincs, vagyis nem táplálkoznak. Repülésük energiafedezetét a korban felhalmozott tápanyagokat tartalmazó zsírtest biztosítja. A néhány óra alatt megtörténik a szaporodásuk, majd ezt követően elpusztulnak. Ebből a jelenségből származik a tiszavirág-életű kifejezés, amely egy dolog rövid élettartamára utal (7.11. ábra). 200

5 a) b) c) pete kifejlett rovar pete állapot kifejlett állat pete fiatal kifejlett rovar idősebb báb a) Az átváltozás; b) a kifejlés; c) a A legfontosabb egyedfejlődési típusok az átváltozás, a kifejlés és a. Az átváltozással fejlődő állatok alakjai nem hasonlítanak a kifejlett állatra. A szitakötők vízben élő lárvái például jellegzetes szájszervvel, fogóálarccal rendelkeznek (7.12. a) ábra). A kifejlés során megjelenő alakok külső felépítésükben hasonlóak a kifejlett állatokhoz. A szöcskék és sáskák lárvái például csak abban különböznek a kifejlett állatoktól, hogy nem rendelkeznek szárnyakkal és szaporítószervekkel (7.12. b) ábra). A során a egy idő után védőburkot von maga köré, és elveszti mozgásképességét. Az így kialakuló állapotot bábnak nevezzük (7.12. c) ábra). A bábban elfolyósodnak a addigi szervei, és az imágókorongoknak nevezett sejtcsoportokból kiinduló osztódásokkal a felnőtt állatra jellemző szervek jelennek meg. A rovarok egyedfejlődése szigorú kémiai szabályozás alatt áll. Alapvetően két anyag koncentrációja határozza meg az egyedfejlődést. Hormonnak nevezzük azokat a testfolyadékba ürülő anyagokat, amelyek kis koncentrációban is jelentős hatást képesek kifejteni egy-egy szervre vagy az egész szervezetre. A hormonokat az erre szakosodott idegsejtek és a belső elválasztású mirigyek termelik. Az egyedfejlődést befolyásoló két hormon közül az egyik a juvenilis hormon (juventus = fiatalság), a másik a vedlési hormon. Mindkét anyag termelődését a rovaragy szabályozza külső vagy belső információk alapján. A juvenilis hormon a állapot fenntartásáért, míg a vedlési hormon a alakok váltásáért felelős. A juvenilis hormon szintje folyamatosan csökken az idő előre haladtával (7.13. ábra). A posztembrionális fejlődés során ezért elérkezik egy olyan szakasz, amikor a kifejlett állattá válik, vagy bebábozódik. A vedlés szükségessége nyilvánvaló. Vajon hogyan történik a rovarok vedlése? A vedlés a rovarok egyik legjellemzőbb sajátsága. A növekedő állattal nem képes együtt nőni a szilárd halmazállapotú kitinváz. Amikor ez az állapot már korlátozza a további fejlődést, a kültakaró mirigysejtjei ved- Melyik hormon mennyisége döntő jelentőségű a bábállapot megszűnésében? vedlési hormon rovaragy belső elválasztású mirigy korai kés ői báb A vedlés hormonális szabályozása hormon- idegsejtek termelő kifejlett rovar juvenilis hormon 201

6 Állatok világa A kifejlett szitakötő kibújása lési folyadékot kezdenek termelni. A folyadék a kinőtt váz feloldására alkalmas enzimeket is tartalmaz. A kültakaró és a kinőtt kitinváz közötti folyadék így szétfeszíti az elöregedett vázat, a keletkező nyíláson pedig kibújhat az állat. A vedlés után közvetlenül az új váz még puha, majd néhány órával ezt követően megszilárdul (7.14. ábra). Melyek a rovarok legfontosabb csoportjai? Ha ilyen magas fajszám jellemző rájuk, akkor bizonyosan sokféle rovar él hazánkban is. A számos rovarrend közül azokat emeljük ki, amelyek jelentős fajszámmal képviseltetik magukat hazánkban is. Az alábbi táblázatban az egyes rendek jellemző szájszervét, szárnytípusát, posztembrionális fejlődését és fontosabb fajait olvashatjuk. Poloskák Kabócák Bogarak szipóka szipóka rágó rágó vagy nyaló 1 pár félig kemény, félig hártyás + 1 pár hártyás 2 pár hártyás (háztetőszerűen áll) 1 pár kemény fedő + 1 pár hártyás 2 pár hártyás Lepkék pödörnyelv 2 pár pikkelyes Kétszárnyúak Rend Szájszerv Szárny Fejlődés Fajok Szitakötők rágó 2 pár hártyás átváltozás sebes acsa, szép légivadász, óriás szitakötő 1 pár bőrszerű tojócsövesek (csápjuk hossza legalább a test hosszával megegyező): mezei (háztetőszerűen tücsök, zöld lombszöcske, fűrészlábú Egyenesszárnyúak rágó áll) + 1 pár hártyás kifejlés szöcske (az első pár alatt tojókampósok (csápjuk rövidebb a összehajtogatva) testhossz felénél): olasz sáska, sisakos sáska Hártyásszárnyúak szúró-szívó/nyalószívó egy pár hártyás + egy pár elcsökevényesedett (billér) kifejlés kifejlés ágyi poloska, verőköltő bodobács, tavi molnárpoloska, közönséges karimás poloska vérpettyes kabóca, óriás énekeskabóca bőrfutrinka, szegélyes csíkbogár, közönséges óriáscsíbor, hétpettyes katicabogár, óriás galacsinhajtó, kék nünüke, nagy szarvasbogár, havasi cincér, betűző szú hangyák: erdei vöröshangya, gyepi hangya méhek: kövi poszméh, mézelő méh, kék fadongó darazsak: óriás gyilkosfürkész, lódarázs, padlásdarázs gamma-bagolylepke, kutyatejszender, nappali pávaszem, ruhamoly, nagy tűzlepke szúnyogok: gyötrőszúnyog, foltos maláriaszúnyog legyek: marhabögöly, közönséges zengőlégy, közönséges ecetmuslica, házilégy, cecelégy 202