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第一章 昆虫的外部形态
第一节 昆虫纲的特征
一 、体躯的分节和分段
昆虫的身体是由一系列的体节(Somite)所组成。这些体节分别集合为三个体段,分别是头、胸和腹。组成头的体节已经愈合不能分了,而每个体节上的附肢(Appendage)则特化形成口器和触角。胸部三个体节分为前、中、后胸,这三节紧密相连,不能自由活动。每节各具一对附肢——足;腹部11节,其附肢大部分已退化,并且依不同类群保留了一些附肢。
二、体面和骨化区
昆虫的整个身体或每一个体节大体呈圆筒形,以肢基节为准,其上面为背面,下面为腹面,两侧着生肢基节的为侧面。成虫的体壁大多硬化,称为骨化(Sclerotization)。体壁的骨化不仅可以起到保护的作用,支撑身体,而且着生肌肉,是重要的运动机械。每个体节的骨化区为:背面的叫背板(Tergum),腹面的叫腹板(Sternum),两侧的叫侧板(Pleuron)。这些骨板上常被褶和膜分割为许多块,相应的叫作背片(Tergite)、腹片(Sternite)和侧片(Pleurite)。
为了增强骨板的强度,同时也为了着生肌肉,在骨板上发生了一些皱褶,在表面上留下的褶叫沟(Suleus)。沟下的陷入叫内脊(Ridge),向下伸达较长或分叉的叫作内突(Apodeme)。这些Ridge和Apodeme 构成内骨骼(Endoskeleton)。缝(Suture)是由两块骨片相接而留下的分界线。在昆虫中可能仅“外咽缝和后颊缝”两条,但也不是真正的缝。
三、分节方式
相邻的体节之间形成环状的凹褶(节间褶),可扭曲和伸缩身体,是与胚胎中的分节方式相一致,这种叫初生分节,其节叫初生节(Primary Segment).因体壁骨化而产生的分节方式叫后生分节,其节叫后生节(Secondery Segment),其以节间膜作为相邻体节的分界。
在后生节中,包含初生节中的节间褶,但节间褶已经骨化形成一条沟。在背板中,该沟叫前脊沟,内方叫前内脊,沟前骨片叫端背片(Acrotergiye),沟后叫主背片。端背片往往仅仅是一个窄条。腹面相对应的为端腹片和主腹片。在初生分节的体节上,其肌肉着生在节间褶上,当肌肉收缩时,整个体节向内收缩变短;在后生分节中,由于体壁已经强烈骨化,无法缩短,当肌肉收缩时,将节间褶特化而形成的前脊沟前的膜质部分向后拉,后节套入前届中,肌肉着生在前内脊上。
四、昆虫的附肢(Appendage)
节肢动物的名称是由其具有分节的附肢而来。原始的附肢是用于行走。在胚胎中,除头前叶和尾节外,均具有一对,但在发育过程中,一些消失了。在进化中,一些移作它用,例如触角、口器、生殖器等等。它们虽然同源,但不同功。因而形状差异极大。附肢是身体附器的一部分,很多附器不是附肢,例如:口器中的上唇、翅、复眼等等。
昆虫的附肢一般不超出7节,以足为例,从下向上依次为基节Coxa 、第一转节first trochanter、第二转节 Second trochanter、腿节 Femur、胫节 Tibia、附节 Tarsurs和前附节Pretarsus;相当于甲壳纲动物的足的基肢节 Coxopodite、底肢节 Basipodite、坐肢节 Ischiopodite、股肢节 Meropodite、胫肢节 Carpopodite 、跗肢节Propodite 和趾肢节Dactylopodite。每一节在基部都有控制各节活动的肌肉。每一节往往又分为许多亚节,如附节又分为1-5节,触角的鞭节可多达40节。
五、昆虫的体向
为了能够正确的描述昆虫特征,尤其是新种描述,因而有必要介绍一下体向:以朝向某一方向,将体向分为头向、尾向、中向、左向、右向、背向和腹向在描述昆虫的某一器官或部位时常用到:基部—以靠近虫体的部分为基部,相反,远离的部分叫端部。胸部各节用头向,以靠近头为端来描述前、中、后胸。鞘翅目的翅则以尾向,靠近前胸为基;小盾片也用尾向。各种器官以与体躯纵轴比较接近的一边为内叫内边,远离的一边叫外边。例如直翅目的听器、天牛的胫节沟,以及哪一边具刺等等。当附器与体轴垂直时,靠近头的一边为前缘,远离的一边叫后缘,如翅的前缘和后缘。
第二节 昆虫的头部
头部(head)是昆虫体躯最前面的一个体段,由几个体节愈合而成,形成一个外壁坚硬的头壳,并与可收缩的颈与胸部相连。上面着生有感觉和取食的器官:一对触角、一对复眼、单眼和口器。因此昆虫的头部是感觉和取食的中心。
一、头部的分节及附肢
头部作为一个体段,在进化中是由数节愈合而成,虽然现在从外观已无法看出分节的痕迹。按照生物发生律(Haeckel law of recapitulation):一个物种在历史发展和演化过程中,单系群中的各个特征,常在个体发育过程中,按照时间顺序得到反映。在历史上出现较早的祖先特征常出现在个体发育的早期,例如人类的进化可以从人的胚胎中得到反映。学者们从胚胎学中,从比较解剖学中寻找证据。大多数学者比较支持头部是由六体节愈合而成。除最前端的原头外(或者叫作头前叶,因其无附肢,故不是一个体节),分别是触角前节、触角节、上颚前节,分别具有前、中和后脑;上颚节、下颚节和下唇,分别具有各自的神经节。在进化中,这3个神经节愈合形成咽下神经节。触角节的附肢为触角,上颚前节附肢仅存在于胚胎中。后3节各自有附肢,并进化为口器。
另一观点为四节学说:即在原始状态,体节之前,有很大的头前叶,此节不是体节,其上着生眼和触角,具有前、中脑。第一体节相当于上颚前节,具有后脑,是由虫体的腹面移至背面而与头前叶愈合,而形成第一体节。因此其神经绕过消化道位于背面,其上的触角不是附肢,其后3节同6节学说。近年来的研究多支持6节学说,因此头部的附肢为触角、上颚、下颚和下唇。
二、昆虫头壳的构造
头部有很多次生的沟槽,在头部内方形成很多内脊,以着生肌肉和增加头壳的强度。表面的沟被用来进行头部的划分。
(一)、蜕裂缝和沟
在头部中央据具一Y字形的纹,尤其在幼虫阶段,是蜕皮时裂开的位置。中央的叫冠缝,两侧的叫额缝。蜕裂缝应叫线,它即不是缝,又不是沟,是外表皮不发达,体壁薄,颜色淡。因此容易裂开,蜕裂线在幼虫分类中,在识别种类中非常有用。头部具有以下沟:
1、额唇基沟(Frontoclypeal Sulcus) 是额与唇基的分界 线,该沟又叫口上沟。
2、额颊沟(Frontogenal Sulcus)是从复眼或触角向下延伸的 一条沟,是额与颊的分界线,此沟重要在直翅目中存在。
3、颅中沟(Epicranial Sulcus)重要存在于幼虫中,位于冠缝外,但色深,常超出额、冠缝交界处。
4、围眼沟 (Ocular Sulcus)围绕复眼四周,其内脊叫眼膈,起支持和保护复眼的作用。
5、后头沟(Occipital Sulcus)是头后方一大半圆形的沟,下方伸达上颚后关节。
6、此后头沟(Posyoccipital Sulcus)是后头沟后方的一条拱形的沟。
7、颊下沟 (Subgenal Sulcus)是由额唇基伸向后头沟的一条沟。
(二)、分区
1、额 Frons:位于头的正面,额缝之下,额颊沟之间,口上沟之上,其上着生单眼。
2、唇基 Clypeus:位于口上沟之下和上唇之间。有的昆虫如鳞翅目幼虫,其上具一唇基沟( Clypeas sulcus),将其分为前唇基( Anteclypeus)和后唇基( Postclypeus)。额区与唇基区合称额唇基区( Frontocylpeus area)
3、头顶 Vertex :位于额之上,两复眼之间,也叫颅顶。
4、颊区:颊(Gena)位于额颊沟和后头沟之间,复眼之下,颊下沟之上,在头的两侧面。
5、颊下区Subgenal area:是在颊下沟之下的一条狭小的骨片,位于两侧的叫口侧片(Pleurostoma),位于上颚后头的叫口后区( Hypostoma )
6、后头区 Occipital area:位于后头沟与次后头沟之间。
7、次后头区 Postocciput area:是在后头区后方围绕头孔的拱形骨片。
(三)、头部的内骨骼
为了加强头部的强度和着生肌肉,头部除了由沟向内形成的内脊外,还有突出的内突而形成的幕骨Tentorium ,其有两对内突形成。一条由口上沟两侧下端的内陷形成幕骨前臂,其上在很多昆虫各着生一对幕骨背臂Dorsal tentorial arms,可伸至触角基部,第二条是由次后头沟下端内陷而成的幕骨后臂 Posterior arms (Anterior arms) ,两后臂常相连形成板状,并与前臂相连的幕骨桥Tentorial bridge。幕骨在不同的昆虫中是有变化的。
三、 头式及其适应
作为取食中心,昆虫的头部的结构常随取食方法的不同而呈现一些变化,最常见的为头式,一些书中也称口式。它是以头部纵轴与身体纵轴的角度来分类的。
1、下口式:
口器向下,头与身体呈直角,此类口器多为植食性昆虫,是一类比较原始的取食方式。
2、前口式
头与身体呈钝角或平行,此类口器多为捕食性与钻蛀性、掘穴性的昆虫,如步甲、蝼蛄、天牛、吉丁甲等的幼虫,但后者的成虫仍为下口式。
3、后口式
头与身体呈锐角,多见于一些刺吸式口器的昆虫。当不取食时,后伸或纳入腹面的槽中,起保护作用。另外一些直翅目(蚂蚱、负蝗)、鞘翅目昆虫也为此类口器。
头部变化最常发生的地方是额唇基区和后头区。例如象甲的额区伸长呈象鼻状。后头重要是外咽片等骨片的扩延相连,在个别类群昆虫的分类中用到。
四、 头部的感觉器官
(一)、 触角Antenna
昆虫除原尾目、和一些双翅目、寄生性膜翅目的幼虫其触角退化外,均具一对触角。触角着生在额的两侧触角窝中,其上生有各种感觉器官,具有触觉和嗅觉的功能,以利于寻找食物和配偶,是昆虫接受信息的主要器官。蜜蜂雄蜂每根触角有30000个感觉器。触角的基本构造分为3个节:
柄节Scape:为基部的一节,一般粗壮,其内着生有肌肉,可以自由活动。触角的活动主要由此节来决定。柄节上一般没有感觉器,其变化也很小。
梗节Pedicel:为触角的第二节,一般细小,其内着生有起源于柄节的肌肉,着生在梗节的基部。有的种类有感觉器,例如在蚊子的雄虫中生有琼氏登器(Johnston Organ),这是听觉器官中,感觉最敏锐的一种。
鞭节Flagellum:为第二节后的各节,常由1-数十节组成。例如蚜茧蜂有40节。鞭节除无翅亚纲中的弹尾目和双尾目着生有肌肉外,均无肌肉。因此,鞭节的活动主要为被动的。
鞭节是触角中行使感觉作用的主要部分,主要是嗅觉作用,其次为触觉作用。鞭节在雌雄中往往有明显的差异。例如金龟甲、蚊子、蛾类、芫菁等。小蜂的雄虫鞭节十分发达、长大,用于接收由雌虫传来的雌性激素,用于发现配偶。很多昆虫能感知几公里外雌虫存在,每立方米空气中仅几个分子,即能激发起感觉电位的发生。
触角除感觉功能外,还有一些其他的作用。例如,云斑鳃金龟的雄虫触角发声,象蟋蟀一样,用于招引雌虫;水龟虫用于呼吸等。
触角鞭节的形态变化形成了不同的类型,常见的有:
1、丝状:呈线状,各节形状相同,如在螽斯、蟋蟀、雌蛾中。
2、念珠状:鞭节各节形如圆珠,如白蚁。
3、棍棒状或球杆状:端部数节膨大,如蝶:有的呈棒状,如弄蝶,有的呈球状。
4、锯齿状:鞭节向一侧突出,如锯条一样,如芫菁、雌豆象。
5、栉齿状:突出长大,象梳子一样,如雄豆象。锯齿状和栉齿状这两种没有明显的区别界限。
6、双栉齿状或羽毛状:其向两侧突出,呈细枝状,象羽毛。如许多蛾子的雄虫。
7、锤状:见于瓢虫等科。其端部数节膨大,其他各节较短,呈锤状。
8、鳃叶状:端部3-7节扩展呈片状,可以开合,如同鱼鳃,如金龟甲类。
9、膝状:柄节长,梗节短。由梗节开始弯曲呈膝状。如蚁、蜂和象鼻虫等。
10、环毛状:鞭节环生长毛,如雄蚊类。
11、刚毛状:鞭节1至数节极小。如蝉、蜻蜓。
12、具芒状:鞭节仅一节极大,其上生有一根刚毛,如蝇类。家蝇与寄蝇相区别的一个重要特征即在芒上。
触角变化很大,许多昆虫在描述时,不如上述称之为柄节、梗节和鞭节,而是从基部依次为1、2、3等。还有许多昆虫有其他的叫法,例如在蚜虫中。在小蜂中,鞭节再分为:1-2节小形,叫环节,其后数节叫索节:末端3节膨大叫棒节。触角是一个很重要的分类以及识别种类的特征。
(二)、复眼Compound eye:
昆虫具有一对复眼,位于头两侧的上方。有些昆虫,每侧的复眼常一分为二,如离眼天牛属。复眼由许许多多小眼面组成,每一小眼一般呈六角形,独立成像,而由众多小眼面共同组成一幅完整的画面。复眼用于感知物体的形状。不同的昆虫,复眼的小眼面数量、大小、形状等各不相同,多者可达数万个,如家蝇为4000个、蛾蝶类为1.2-1.7万个、蜻蜓可达2.8万个、但也有的昆虫 复眼的小眼面数量很少,如雄性蚧类的复眼,仅由数个小眼面组成。
复眼的变化常用来区别雌雄,识别种类,在蜂与蝇类中,其复眼雄虫大,而雌虫小。在蕈蚊与间眼蕈蚊中,其区别在于其复眼是相连还是相离。
(三)、单眼 Ocellus:
单眼分背单眼和侧单眼两种。
背单眼为一般成虫和不完全变态的幼虫所有:0-3个,位于额区上方两复眼之间,每一单眼仅一个小眼面,主要用于感知光质、光强和方向,不能成像与判别物体。
侧单眼为完全变态的幼虫所具有:1-7对,位于头部的两侧下缘。因为此类幼虫无复眼,故其反应迟钝,同时用晃动头部来感知物体的形状。例如膜翅目叶蜂侧单眼仅一对,鳞翅目多具6对,常弧形排列。
昆虫对物体形象的分辨能力,一般只是近距离的物体。
昆虫对紫外线光波感受能力强,所以黑光灯具有强大的诱虫能力。
复习题:
1、昆虫头部具有哪些附属器官?
2、头式具有哪几种?
3、触角的基本构造中肌肉着生在哪一节?感觉器官主要着生在哪一节?
4、试列举6种触角类型——代表昆虫,并讲明其特化情况。
5、复眼、单眼着生在哪些部位?各自作用?
五、 口器 Mouthparts
口器也叫取食器(Feeding apparatus)。昆虫的口器种类很多,但可分为3种基本类型:咀嚼式—用于取食固体食物;吸收式—将液体食物吸入消化道。此类口器包括多种类型;嚼吸式—咀嚼和吸收兼备。
(一)、咀嚼式口器 Chewing mouthparts
这是口器中较原始的类型,其他口器均由此演化而来。它由以下5个部分组成:
1、上唇 Labrum Mandibles
是连接在唇基前缘的一个双层的薄片,它覆盖在上颚的前面。它的反面为膜质,具有许多感觉器,叫内唇。内唇在蛴螬的识别中是一个重要的器官。
2、上颚Mandibles
上颚由头部的第二对附肢演化而来,位于左右。上颚前部具齿,用以切断食物,叫切齿叶(Incisor lobe);后部粗糙,用以磨碎食物,叫臼齿叶(Molar lobe)。上颚是咀嚼食物的主要器官。
3、下颚 Maxillae
下颚是由头部的第三对附肢演化而来,位于上颚之后。下颚可再分为5节:
轴节Cardo:相当于足的基节,是一三角形的骨片,其上的关节突与头壳的侧下方相连。
茎节 Stipes:是连接在轴节端部的长方形骨片。轴节与茎节以膜相连,可以自由活动。
外颚叶 Galea:又叫盔节。呈匙状,为一较软的宽叶状,位于外侧。
内颚叶 Lacinia :又叫叶节,位于内侧,较为骨化。其端部细而具齿。外颚叶与内颚叶用于协助上颚刮切食物,把握食物,帮助进食。
下颚须Maxillae palpus:位于茎节的外侧,一般为5节,为一感觉器官,具嗅觉和味觉功能。下颚须以负颚须节与茎节相连。
4、下唇Labium:
为头部的第四对附肢演化而来,与下颚相同。但已经左右愈合。下唇也可分为5个部分:
后颏 Postmenyum:相当与轴节,与后头孔相连。它又常再分为后端的亚颏 (Submentum)和前端的颏( Mentum)。
前颏 Prementum:相当于茎节。
侧唇舌 Paraglossa:为一两侧宽大的叶状构造,相当于外颚叶。
中唇舌 Glossa:中央极小的叶状构造,相当于内颚叶。唇舌在很多昆虫中发生特化,如蜜蜂等。
下唇须 Labialpalpus:一般为3节。很多昆虫的下唇须非常发达,如在蛾类,其是很重要的分类器官。
下唇的作用是托挡食物,下唇须是一个感觉器官。
5、舌Hypopharynx :
舌是头部颚节区腹面体壁扩展出来的袋状构造,位于下唇的前方。真正的口位于唇基的基部与舌之间。
幼虫口器:
农业上的害虫,多数是以幼虫造成为害。幼虫口器类似于咀嚼式口器,其上唇与上颚仍然保留原始状态,作用也相同。其下颚、下唇与舌共同组成一个复合体,两侧为下颚,它的下颚须发达;中央为下唇与舌。复合体已很难区分出各是哪一部分了,但下颚须和下唇须明显可见,端部具一吐丝器。叶蜂类的口器与上颚相同,但仅具吐丝器开口,而无突出的吐丝器。
(二)、吸收式口器
1、刺吸式口器Piercing-sucking mouthparts
刺吸式口器是咀嚼式口器的特化。其上唇。下颚特化为口针(Stylets);下唇延长特化为一保护性、支持性的喙(Rostrum);真正的口形成具有抽吸机构的食窦(Cibarium )。
刺吸式口器的唇基发达,并再分为前部的前唇基和后部的后唇基(其常被误认为是口针)。唇基两侧外方是相当于颊的下颚叶。在唇基与下颚叶之间是一条形的舌侧叶,它是由舌扩展而来。上唇是覆盖在喙基部的一个三角形小片。在蝽中很长,象口针一样。上颚特化成一对较粗,且端部具有倒齿,用于刺入组织中的口针。上颚口针包在下颚口针外面。下颚除内颚叶外均已退化消失。内颚叶特化为一对口针。两下颚口针合并形成两条细管,粗的为食物管,细的为唾液管。两口针嵌合紧密,极难将其分开。下唇由前颏形成三节的喙,用于包藏和支持口针,其他部分均以退化消失。舌与口的头前壁等共同组成一个抽吸机构。
刺吸植物的过程:首先由两上颚口针交替插入,并由端部的倒刺固定。下颚口针随之插入。插入后,由下颚口针的唾液管注入唾液。食物由食物管吸入。大多数刺吸式口器的昆虫是由食窦唧筒和咽喉唧筒构成一抽吸机构,而微小的昆虫,如蚜虫、蚧类等则主要靠植物体中的压力和毛细管作用。
蚊子的口器:
其下唇仍然组成喙,但口针共6根,分别为:上唇,上、下颚(下颚具下颚须)和舌组成。雄性的蚊子,其舌与上颚口针或下颚口针退化,故而不能吸血。
蚤类的口针:
有3根口针,一根是由内唇演化而来,一对是由下颚中的内颚叶演化而来。当取食时,三者合并构成食道,在下颚后部有一小管为唾液管。下颚中的外颚叶呈三角形薄片,盖在两侧。下唇退化,但须发达。两须内侧具凹槽,起喙的作用。
虱口器:
由3根口针组成,分别为下唇、舌以及由口前内壁唾液管基部延长特化而来。上下颚均已退化消失。上唇呈鼻状,内侧具齿,用以固定口器,起到喙的作用。
刺吸式口器对植物造成的危害主要为3个方面:1)直接为害;2)唾液中含有毒素,对植物造成伤害;3)传播病毒。
2、锉吸式口器——蓟马口器:
其喙短,由上唇和下唇组成,下唇须可见。上颚口针中,右上颚退化或消失,仅留下左侧的口针。在取食中,用左侧的口针刮破植物的表皮,待汁液流出后吸取。下颚特化不完全,内颚叶为口针,外颚叶仍为叶状,具下颚须,其他与刺吸式相同,这种口器叫作锉吸式口器( Rasping-sucking mouthparts)。
蚜狮的口器(捕吸式口器 Grasping-sucking mouthparts):
每一侧的上颚与下颚的外颚叶,两者紧密嵌合,中央具中空的槽。当取食时,由此向猎物体内注入消化液,然后将在体外消化的体液吸入消化道中,这是一种肠外消化过程。因此,当人被咬后,被咬处红肿,既为消化液的作用。下颚除外颚叶外,尚保留轴、茎节,位于基部。下唇除须外均消失。
3、虹吸式口器Siphoning mouthparts
在蛾蝶类中,上唇很小,为一很窄的横片;上颚消失;下颚的外颚叶发达,每一外颚叶由许许多多骨化环紧凑而成,环节之间膜质,能够伸缩,形成一条长长的象钟表发条状的喙管,用于从花中吮吸花蜜和果汁。下颚须短小;下唇仅须十分发达,它既是感觉器官,又是保护器官。
4、舐吸式口器 Sponging mouthparts:
存在于很多蝇类成虫中。口器外观可见一大“喙”,它由三部分组成:基部最大,基本上呈膜质,叫基喙;中部筒状,后壁骨化叫喙或中喙;端部分成二瓣叫端喙,又叫唇瓣。基喙是头壳的一部分;中喙为下唇的前颏;唇瓣为中侧唇舌。 上唇呈一长片,其内壁凹陷构成一食物道,而舌呈刀片状,紧贴在上唇下,闭合呈食物道,唾液道在舌中。中喙后壁骨化叫唇鞘,起支撑作用,前壁凹陷,构成唇槽,上唇与舌构成的食物道位于唇槽上唇。
唇瓣呈椭圆形瓣,可自由活动,向后可贴在唇鞘上,向下可展开成一盘状。两瓣之间有一口,叫前口,与食物道相连,唾液也由此分泌,唇瓣的腹面即端面具许多环沟,这些环沟有点象气管,故而又叫拟气管(Pseudotracheae)。每一片唇瓣上的环沟通到一个纵沟上 ,由纵沟通向前口,取食时。食物由外界经环沟流向纵沟,流向前口。抽吸机构为食窦部分形成的食窦唧筒。
5、刮舐式口器 Cutting sponging mouthparts
该口器见于牛虻中。其上唇、舌与下唇同蝇类,构成一舐吸机构;但上颚宽大呈片状,末端尖,可横向活动;下颚的外颚叶形成口针,下颚须两节,其余退化。当取食时,由上下颚口针刮刺破皮肤,再舐吸。
6、刮吸式口器 Scaratching mouthparts
仅见于双翅目中的芒角亚目的无头、无足式幼虫,即蛆。其口器完全退化,行使口器作用的是一个由头前壁特化来的口针钩。以此来刮破食物,然后吸取汁液和固体碎屑。
(三)、嚼吸式口器 Chewing-lapping mouthparts
该口器见于蜜蜂总科,其既可咀嚼固体食物,又可吮吸液体食物,如蜜蜂既咀嚼花粉,又吸取花蜜;切叶蜂既切叶,又吸花蜜。该口器的特点为。上唇和上颚保留咀嚼式,用于咀嚼花粉或筑巢;下颚的外颚叶发达呈刀片状,内颚叶消失;下颚须十分短小,轴节和茎节依然存在。下唇变化最大,其中唇舌发达、细长,端部膨大,呈瓣状,叫中舌瓣,其腹面凹陷呈一纵槽。侧唇舌短小,位于中唇舌基部;下唇须发达,前颏发达。当取食时,由下唇须贴在中唇舌腹面的纵槽上,形成唾液道;由下颚的外颚叶贴在中唇舌的两侧与背面,构成食物道。嚼吸式口器具有很强的灵活性,它组成的口针食物道,不像刺吸式口器那样紧密,当使用时,合并构成;当不用时,二者分开,分别弯折在头下,如此,上颚才可以进行咀嚼活动。
(四)、口器构造与害虫防治的关系
1、不同口器昆虫使用不同的杀虫剂
咀嚼式口器:使用胃毒剂,表面喷施(雾、粉、烟、超低)、拌种、毒饵(防治苗期害虫)、生物农药如Bt等的使用。
刺吸式口器:可使用内吸性杀虫剂进行表面喷施、根施(如呋喃丹等)、涂干、涂根、种衣剂等。
虹吸式口器:使用糖醋液等。
2、不同口器造成不同的为害症状
咀嚼式:剥食、蚕食,常可由其症状知为何种害虫为害所致,一些可造成虫瘿,例如栗瘿蜂、梨瘿华蛾等。此类为害往往是直接为害。
吸收式:吸取汁液,剥夺营养,造成直接为害,如刺吸和虹吸式。刺吸式口器还可,唾液带毒素,造成失绿、畸形和虫瘿等,如蚜虫、蝽象和螨类等。造成伤口,引起病害,如烂果。可传播病毒,如黄瓜花叶病毒、小麦丛矮病、小麦黄矮病等等。
复习题:
1、口器分哪3种基本类型?
2、咀嚼式口器各由哪几部分组成?哪些是由附肢演化而来?各部位的主要功能和主要构造如何?
3、刺吸式口器各由咀嚼式口器的哪些部位演化而来?其特化状态如何?其主要功能是什么?
4、锉吸式口器与上述刺吸式口器由何区别?
5、家蝇和蜜蜂属哪种式样的口器?其主要特化部位在哪里?
第三节 昆虫的胸部 Thorax
胸部是昆虫的第二体段,由三节组成,从前向后分别称为前胸Prothorax 、中胸Mesothorax 和后胸 Metathorax。在每一胸节各具一对足,叫胸足Thoraxic lags;分别称为前足、中足和后足。多数昆虫在中、后胸各具一对翅Wings,分别称为前翅和后翅。因此,胸部是昆虫运动的中心。昆虫胸部的每一胸节,均有4块骨板组成——背壁称背板,侧壁称侧板,腹壁称腹板。骨板又被沟缝划分成一些骨片,这些骨片常作为鉴别种类的依据。由于昆虫生活方式不同,各足、翅应用程度不一样,故这3个胸节其发达程度各不相同。
一、胸部的基本构造
1、前胸Prothorax
前胸由于无翅,所以比较另两节简单。一般也比较小,但螳螂、蝼蛄因前足发达,故此节也比较强大。
前胸背板:Pronotum,变化很大。在蝗科昆虫中,呈马鞍形,从上向下几乎盖住整个侧板。菱蝗科昆虫小型善跳,但不能飞,其前胸背板向后延伸,几乎盖住整个腹部。萤火虫的幼虫其前胸前伸,盖住头部。还有蜚蠊亦如此。在这些昆虫中,前胸背板起到很好的保护作用。
前胸侧板:为一完整的骨片,但常由沟将其划分为前、后两个部分,分别叫作前侧片和后侧片。
前胸腹板:一般都很短,不发达,其上常具有一些突起,如蝗虫的锥形突,叩甲和吉丁甲向后突出入中胸的楔状构造,叩甲靠此器官作叩头动作。
2、具翅胸节:
背板:由若干条沟将其划分:(1) 前脊沟(节间褶),(2)前盾沟, (3)盾间沟,通常为“∧”形,但在很多昆虫中消失,如金龟甲。
由各沟将背板划分为许多背片,分别为:(1)端背片—是前脊沟前的一条狭窄的骨片,其在具翅昆虫中常前移,与前一节背板愈合,其后具一膜质带,叫后背片。(2)前盾片—为夹在前脊沟与前盾沟之间的一条狭片。(3) 盾片—为前胸盾沟与盾间沟之间的骨片。 (4) 小盾片 (Scutellum)—为盾间沟后的骨片,其上的中胸小盾片,常暴露在翅的外面,很多种类十分发达,如圆蝽,其几乎盖住了整个后胸和腹部。
侧板:由于着生有翅,所以十分发达。侧翅突——是翅运动的一个支点,翅前桥(背侧板相连处)、翅后桥、基前桥、基后桥(侧腹板相连)、前上侧片和后上侧片——由此牵动翅的飞行,中央在前侧片和后侧片。
腹板:比较复杂,在不同昆虫中相差也较大。在蝗虫中,由前腹沟、中胸腹脊沟、中胸侧腹沟、后胸腹脊沟、后胸侧腹沟,以及小腹片周围的缝将其划分为:前胸腹片、胸腹侧片、中胸基腹片、中胸基腹侧片、小腹片、后胸基腹片、后胸基骨侧片、小腹片等。
二、胸足的构造及类型Thoracic lags
三对胸足分别叫作前足 Fore legs、中足 Middle legs和后足Hind legs,着生在侧腹面。每足由六大节组成,由基部开始分别称为:基节、转节、腿节、胫节、跗节和前跗节(趾节)。
基节Coxa:短而粗壮,圆筒形或圆锥形或其他形状。
转节 Trochanter :除蜻蜓和某些姬蜂可再分为两节外,均为一节,很短小。
腿节 Femur:尤其是在步行的昆虫中,此节最长大,最粗壮。如蝗虫的后足。为了增加强度,其上常具隆脊或颗粒状内陷。
胫节 Tibia:一般细长,其上常具成排的刺,末端或前部侧方常具胫节距。其上的刺和距常被用来识别种类,如叶蝉与飞虱的区别。胫节上常具听器,如螽斯、蟋蟀、蝼蛄等。在蚜虫的性蚜中,其雌蚜的后足胫节上具有伪感觉孔。
跗节 Tarsus:可再分为1-5节,每一节以膜相连。在跗节下方常具垫状的构造,叫跗垫。跗节在识别种类上非常有用。例如在鞘翅目分科中,此为一主要的依据:瓢虫为隐3节,天牛和叶甲为隐4节。芫菁为异节类,以及区分步甲和伪步甲。足的特化很多都发生在跗节上,如蜜蜂、蝼蛄。
前跗节 Pretarsus:为最末端的构造。典型的前跗节由一对侧爪和在爪间的一个膜质的中垫组成。爪下常具爪垫,蝇类能够在光滑的表面上竖立或下垂行走,就是靠的爪垫。有时在爪的基部,由掣(che)爪片上发生一个突起,叫爪间突,爪间突呈刚毛状或垫状,在盗虻中,其为刚毛状。具有爪间突便不会有中垫。爪的形状常被用来分类。
足常有许多变化,随生活条件的不同而不同,但常见的足可归纳为以下7种类型:
(1) 步行足:适于步行,没有明显的特化。此类最常见。即便具有特化足的昆虫,除特化足外,其余的足亦为步行足,此为基本类型——步甲。
(2) 跳跃足:腿节发达,胫节细长。由胫节的突然伸直而跳跃。如蝗虫后足等。蚤类善跳,但足未特化,三对足向后逐一强大。
(3)捕捉足:基节长大,腿和胫节内缘具尖刺,形如折刀,如螳螂的前足。
(4)开掘足:胫节扁而宽并具齿,与扁齿状的跗节共同组成,用于掘土,如蝼蛄和蝉的若虫前足。
(5)游泳足:足扁宽,具有长缘毛,如同桨状,见于水生昆虫中,如龙虱、水龟虫、划蝽等、但水黾不是。
(6)抱握足:跗节具有吸盘状构造,用以夹持雌虫,如雄龙虱的前足。
(7)携粉足:胫节扁宽,两侧有长毛相对环抱,用以携带花粉,又叫花粉篮;基跗节膨大,具成排的硬毛,用以刮除身体上的花粉,叫花粉刷。见于蜜蜂总科中的蜜蜂、熊蜂和花蜂的后足。在蜜蜂的前足,还有净角器(Antanne cleanea),胫节具瓣状距,基跗节具一凹槽,相互闭合。幼虫的爪简单,仅一节跗节和一只爪,但鞘翅目幼虫,其胫和跗节合一,叫胫跗节(Tibiotarsus)。
三、 翅 Wings的基本构造与类型
1、翅的起源和发生
最早的具翅昆虫出现在石碳纪(Carboniferous),距今大约3.45-2.8亿年前。昆虫翅的出现是昆虫进化中的一个巨大转折。由于有了翅,能够飞行,增加了适应能力,例如迁飞、扩散和逃逸。所以昆虫成为地球上种类最多,分布最广的一种生物。
昆虫的翅与其他生物的翅是异源同功。它是由体壁延伸而来,具体的讲,它是由背板向两侧扩展成的侧背叶发展而来的。它是一个双层结构,在若虫或用NaOH消化昆虫时,既可看出。在两层之间,原有的气管成为翅脉。在若虫翅芽中,还有神经和血液循环。展翅既是通过气管供气,而使翅展开。
翅的发生有两种不同的类型:
(1)在不完全变态的昆虫,在二、三龄若虫期,即出现翅芽,并随龄期的增加而变大。当羽化成虫时,翅发育完全。这种翅在体外发育的昆虫,属于外翅部昆虫。
(2)与上不同,在完全变态的昆虫幼虫中,翅芽的发生在体内。只有当化蛹时,翅芽才翻到体外,并在羽化时发育完全。这种翅在体内发育的昆虫叫内翅部昆虫。
翅多呈三角形,三条边分别叫作前缘Costal margin 、外缘 Outir margin 和后缘Inner margin。三个角分别为肩角Humeral angle、顶角 Apical angle和臀角 Anal angle 。
翅当静止时多折叠在一起,并形成一定的褶线,并由此将翅分割为若干区域。分别为三条褶线:基褶、臀褶和轭褶。区域为:腋区、臀区和轭区,翅面上最大的为臀前区。
翅上常常有一些其他的部位。在双翅目中的环裂亚目中,有瓣组中,在前翅的基后部,具有二片膜质的腋瓣,用以盖在平衡棒上。在膜翅目等的前翅上,前翅外有一深色斑叫翅痣。
2、翅的变化
翅的变化包括两个方面的内容:
(1) 翅的有无:除无翅亚纲昆虫为原始无翅外,均具两对翅,至少在胚胎阶段具翅,因生活条件的变化,而逐渐退化,如虱、蚤、臭虫、羽虱等。很多昆虫在两性中,往往有一性无翅,除榕小蜂科(无花果小蜂科)为雄性无翅外,均为雌性无翅。很多昆虫如蚜虫,翅的有无随生活条件的变化而变化。当生活条件恶化时,或当进入迁移期时,出现有翅蚜,而其他时间多为无翅蚜。
(2)翅的特化与类型:
鞘翅:翅全部骨化,无翅脉,失去飞翔作用,仅起保护作用——鞘翅目。
半翅:翅的基半部革质化,无翅脉,端半部仍为膜质——半翅目。
覆翅:翅革质化,半透明,但仍可见到翅脉——直翅目的前翅。
鳞翅:在膜质的翅面上,覆盖了一层鳞片——鳞翅目。
毛翅:在膜质的翅面上,覆盖着微毛——毛翅目。
缨翅:在翅的边缘上生有长毛——缨持目——蓟马。
平衡棒和拟平衡棒:见于双翅目、蚧类的雄性的后翅和捻翅目的前翅等。
3、翅脉( Veins)和假象脉序( Venation )
翅脉是由气管变化而来,起着骨架的作用。在翅面上,翅脉的分布形式叫脉序,又叫脉相。不同昆虫具有不同的脉相,它是十分稳定的。通过脉序的识别,有助于识别昆虫。例如在三种小麦蚜虫中,只有麦二杈蚜的中脉为二分杈;苹果绵蚜与苹果根绵蚜的有翅蚜的重要区别也在中脉上。
早在上个世纪,昆虫学家便设想一种将全部昆虫脉相归纳起来的基本型式。并与以统一命名。到目前为止,假想脉相已经设想了许多种,不同学者常按自己的喜好来加以推荐。最早提出的并得到公认的是美国昆虫学家 J.H.Comstock和 J.H.Needham ,现常叫之康—尼脉系。现在常用的有两种,一种是为Richards等人提出,他们是根据纵脉凹凸相间,最适合飞行动能学这一观点提出的。各翅脉为:
前缘脉 C (Costa):位于翅的前缘,为不分支的凸脉,最为强大。
亚前缘脉 Sc(Subcosta): 为分二枝或不分枝的凹脉。
径脉R(Ridius):分5枝,第一支R1为凸脉,第二支Rs 为凹脉,其再一分为二,二分为四,共4条脉。
中脉M(Media):位于翅的中部,主干凹,再分2枝,前中脉MA为凸脉,分二枝M1和M2。后中脉MP为凹脉。2-2分4枝,MP1-MP4.
肘脉 Cu(Cubitus):主干凹脉,分二枝,Cu1凸脉, Cu2凹脉,Cu1常再分为 Cu1a和 Cu1b 。
臀脉 A(Anal veins):位于臀区内,分3枝,1A、2A、3A,常为凸脉。
但用的较多的是引用美国学者 Herbert H.Ross的假想脉相,尤其是在鳞翅目等昆虫的分类中,主要依据此种脉相,与上颚的最大区别为,后中脉分2枝,为M3和M4。
除纵脉外,还有一些横向走动的脉,叫横脉,连接纵脉,分别为:
肩横脉 h:连接C与Sc.
径横脉r:连接R1和R2+R3。
分横脉s:连接R3与 R4 或R2+3 与R4+5。
径中横脉r-m:连接R4+5 与MA.
中横脉M:连接M2 与M3。
中肘横脉m—Cu:连接MP (M3+4)与Cu1。
但在现代昆虫中,只有石蛾与之相似。
翅脉的变化有两种情况:
(1)增加
A、原有的纵脉再分支,叫副脉。可在原主脉后面加a、b、c等以示区别,如R1a,R1b等。在分类中,常按照具体的情况重新加以命名,如脉翅目。
B、新添加一些两端游离的脉,叫加插脉或闰脉。命名的方法为在前一脉的前面加上“I”,如在M1的后面可写作IM1。这种脉最常见的是在蝗虫的分类中,飞蝗科具有这样一条闰脉。除此外,食蚜蝇科具有伪脉,但这不是真正的脉。
(2)减少:
A、合并:即两条脉合而为一,可用“+”号相连。如在鳞翅目后翅中Sc+R1,但最常见是在蝇类中。
B、消失:如在鳞翅目的M4,有些昆虫仅存1-2条脉,如蚧和小蜂。
除纵横脉外,有许多由翅脉分割的翅室(cell),全封闭的叫闭室(close cell),不完全封闭的叫开室(Open cell) ,这些在分类中将会用到。
4、翅的连锁
按管致和的双翅化理论,当飞行时,背纵肌收缩时,翅下拍,背腹肌收缩时翅上举,如此交替进行。但两对翅的背纵肌都着生在同一块骨片上,(中胸后背片的悬骨上),同时收缩,造成力的相互抵消,因此,前后翅均发达的昆虫,如等翅目都不具备很强的飞翔能力。只有一对翅起主要作用,才能消除这种障碍。一类昆虫是:一对翅起保护或其他作用,如半翅、鞘翅、覆翅、双翅等。另一类是由前翅带动后翅飞行。这样便出现了前翅连接后翅的问题。
翅的连锁可分以下几种:
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