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
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 szárrny hátsó szárny
összetett szzem csáp
fej pootroh i aarszervek kivezetőcsöve iv
szájszervek t r to ízelt lábak 7.2. A rovarok testfelépítése
léggzőnyílás
• •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• •••••••••• ••••••••••••••••••
Az ízeltlábúak eddig tárgyalt csoportjai valóban igen változatosak. De hogyan alakulhatott ki ilyen rendkívüli sokszínűség a rovarok között?
7.1. Ősi rovarlenyomat egy palakőzetben
Ne csak nézd! Melyik testtájon találhatók a szárnyak?
197
Állatok világa
hát-hasi izmok összeh húzódnak
szárny
hátlemez (felemelkediik)
hát-hasi izmok elernyednek 7.3. A szárnyakat működtető izmok
Ne csak nézd! Miért hasznos a pödörnyelv a lepkék számára?
7.4. A lepkék pödörnyelve
előbél középbél utóbél
7.5. A rovarok tápcsatornája
198
••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• ••••• •••• •••• •••• •••• •••• •••••••••••••••••
hátlemez (lenyomódik)
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 szájsszerv is kialakult. A lepkék nyaló-szívó szájszervében a pödörnyelv aalkalmas a nektár megszerzésére nagyobb méretű virágokból is (7.4. áábra). A házilégy nyaló szájszerve elsősorban folyékony táplálék felvvételére képes. A gyötrő szúnyog nőstényeinek szúró-szívó szájszervve lehetővé teszi az emlősök bőrében található erekből a vér megsszerzését. A rovarok szájüregéhez nyálmirigyek csatlakoznak, amellyek 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?
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 teljes 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. Tehátt 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 k 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.
•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
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 k 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 k alkotják.
Ne csak nézd! Miért nem végez légzési gázszállítást a rovarok keringési rendszere?
légcsőrendszer d
szűrőkészülék
légcső hharántcsíkolt k l izom i 7.6. A rovarok légcsőrendszere
agydúc feji dúcok főverőér
szájszerv j idegdúc
tápcsatorna elülső láb
7.7. A rovarok idegrendszere
199
Állatok világa kitinlencse
fényérző receptorsejtek t jt k idegrostok 7.8. A rovarok összetett szeme
Ne csak nézd! 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
Ne csak nézd! Miért nevezhetjük haszonállatnak a selyemhernyókat?
7.10. Selyemlepke hernyói
7.11. Tiszavirág
200
••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• ••••• •••• •••• •••• •••• •••• •••• •••• •••• •••• •••• ••••••••••••••••• ••••• •••• •••• •••• •••• •••• •••••••••••••••••••••••••
kristálykúp
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 k ennek alsó felszínén helyezkednek el. Az egyes egységekbe kerülő fény zavarhatná a szomszédos egységek működését. Ezért az egységeket festéksejtek k 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 elhelyezkkedő kémiai és mechanikai érzékelők k is. Különösen érzékeny a lepkék kkémiai érzékelése, amelyet a fésűszerű csápjukon p elhelyezkedő nagysszámú kémiai érzéksejt biztosít (7.9. ábra). A rovarok kitinváza az egész ttestfelületen tartalmaz kitinsertéket. Ezek a váz alatt elhelyezkedő szövvetréteg mechanikai érzéksejtjeihez kapcsolódnak. Egyes rovarok (pl. a ttücskök és szöcskék) hallószervvel is rendelkeznek. Páros hallószervük aaz elülső pár lábon helyezkedik el. A hangot jelentő levegőrezgések az iitt lévő kitinhártyát rezgetik meg, amit mechanikai érzősejtek képesek ffelfogni. A hallószerv kialakulása a hangadó szervek fejlődésével párhhuzamosan történt az evolúció során. A rovarok hangadása általában a llábukon 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 iivari kétalakúságot is mutat. Az embrió állapot utáni fejlődést poszteembrionális fejlődésnek nevezzük. A nőstények által lerakott petékből minden esetben lárva képződik. A rovarok posztembrionális fejlődése m ttehát átalakulással 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 lárvaalakok 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 lárvakorban 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).
a)
b)
c) idősebb lárva
lárva pete
fiatal lárva
lárvaállapot
kifejlett rovar
pete
báb
kifejlett t rovar
pete kifejlett állat
7.12. a) Az átváltozás; b) a kifejlés; c) a teljes átalakulás
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-
Ne csak nézd! Melyik hormon mennyisége döntő jelentőségű a bábállapot megszűnésében? rovaragy
hormo ontermeelő idegsejtek id j
vedlési hormon
belső elválasztású mirigy y
kooorai lárva
juvenilis hormon
A vedlés szükségessége nyilvánvaló. Vajon hogyan történik a rovarok vedlése?
••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
A legfontosabb egyedfejlődési típusok az átváltozás, a kifejlés és a teljes átalakulás. Az átváltozással fejlődő állatok lárvaalakjai nem hasonlítanak a kifejlett állatra. A szitakötők vízben élő lárvái például jellegzetes szájszervvel, fogóálarccal rendelkeznek (7.12. a) ábra). A kifejlés során megjelenő lárvaalakok 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 teljes átalakulás során a lárva egy idő után védőburkot von maga köré, és elveszti mozgásképességét. Az így kialakuló állapotot bábnak nevezzük (7.12. c) ábra). A bábban elfolyósodnak a lárva 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 lárvaállapot fenntartásáért, míg a vedlési hormon a lárvaalakok 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 lárva kifejlett állattá válik, vagy bebábozódik.
kés ésői lárv va bbáb
kifeejlett rov var
7.13. A vedlés hormonális szabályozása
201
Állatok világa
Rend Szitakötők
••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
7.14. A kifejlett szitakötő kibújása
Szájszerv
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. Szárny 2 pár hártyás
Egyenesszárnyúak
rágó
1 pár bőrszerű (háztetőszerűen áll) + 1 pár hártyás (az első pár alatt összehajtogatva)
kifejlés
Poloskák
szipóka
1 pár félig kemény, félig hártyás + 1 pár hártyás
kifejlés
ágyi poloska, verőköltő bodobács, tavi molnárpoloska, közönséges karimás poloska
Kabócák
szipóka
2 pár hártyás (háztetőszerűen áll)
kifejlés
vérpettyes kabóca, óriás énekeskabóca
Hártyásszárnyúak
Lepkék
rágó
rágó vagy nyaló
pödörnyelv
átváltozás
Fajok sebes acsa, szép légivadász, óriás szitakötő tojócsövesek (csápjuk hossza legalább a test hosszával megegyező): mezei tücsök, zöld lombszöcske, fűrészlábú szöcske tojókampósok (csápjuk rövidebb a testhossz felénél): olasz sáska, sisakos sáska
rágó
Bogarak
teljes átalakulás
bőrfutrinka, szegélyes csíkbogár, közönséges óriáscsíbor, hétpettyes katicabogár, óriás galacsinhajtó, kék nünüke, nagy szarvasbogár, havasi cincér, betűző szú
2 pár hártyás
teljes átalakulás
hangyák: erdei vöröshangya, gyepi hangya méhek: kövi poszméh, mézelő méh, kék fadongó darazsak: óriás gyilkosfürkész, lódarázs, padlásdarázs
2 pár pikkelyes
teljes átalakulás
gamma-bagolylepke, kutyatejszender, nappali pávaszem, ruhamoly, nagy tűzlepke
teljes átalakulás
szúnyogok: gyötrőszúnyog, foltos maláriaszúnyog legyek: marhabögöly, közönséges zengőlégy, közönséges ecetmuslica, házilégy, cecelégy
1 pár kemény fedő + 1 pár hártyás
egy pár hártyás szúró-szívó/nyaló- + egy pár Kétszárnyúak szívó elcsökevényesedett (billér)
202
Fejlődés
