Hyönteiset: määritelmä, ominaisuudet, luokittelu ja lajit

Hyönteisten elimet

Hyönteisillä on ulkoluuranko (ulkopuolinen luuranko). Niiden luuranko koostuu kitiinistä valmistetuista ohuista, kovista kappaleista tai levyistä, jotka muistuttavat panssaria. Yhdessä nämä palat muodostavat kovan kerroksen hyönteisen ruumiin ympärille. Ulkorunko suojaa hyönteistä.

Hyönteisen kehossa on kolme pääosaa: pää, rintakehä ja vatsa. Päässä ovat hyönteisen yhdistelmäsilmät, kaksi antennia (ne tuntevat ja haistavat asioita) ja suu.

Hyönteisten rintakehässä on siivet ja jalat. Kaikilla hyönteisillä on kuusi jalkaa (kolme paria niveljalkaa) ja yleensä neljä siipeä (kaksi paria).

Vatsa on hyönteisen takaosa. Vatsaontelon sisällä on vatsa, sydän ja eritejärjestelmä, jossa kehon jätteet poistuvat hyönteisestä. Mehiläisillä on myös pistin vatsan takaosassa.

Fysiologia

Aivan kuten lihaksemme liittyvät luihin, jotta voimme kävellä ja nousta seisomaan, hyönteisen lihakset liittyvät luurankoon, jotta se voi kävellä ja liikkua. Niiden lihakset ovat luurangon sisäpuolella.

Hyönteiset ovat kylmäverisiä, mikä tarkoittaa, että ne eivät pysty säätelemään ruumiinlämpöään. Tämä tarkoittaa, että hyönteiset eivät ole hyviä selviytymään kylmässä, ainakaan ulkona. Talvella monet hyönteiset vaipuvat niin sanottuun diapauseen, joka on hyönteisten versio horroksesta. Jotkin hyönteiset, kuten torakat, eivät voi siirtyä diapaussiin, ja ne kuolevat, jos ulkona on liian kylmä. Siksi torakat rakastavat asua ihmisten lämpimissä taloissa.

Hengitys- ja verenkiertojärjestelmät

Hyönteisten hengitys tapahtuu ilman keuhkoja. Niillä on sisäisten putkien ja pussien järjestelmä, jonka läpi kaasut diffundoituvat tai pumpataan aktiivisesti. Ilma otetaan sisään vatsan sivuilla olevien aukkojen, niin sanottujen spiraalien, kautta. Happi kulkeutuu sitä tarvitseviin kudoksiin henkitorven kautta (kuvassa elementti 8).

Monet hyönteisten toukat elävät vedessä. Monilla niistä on kidukset, jotka voivat imeä veteen liuennutta happea. Toisten on noustava veden pinnalle saadakseen ilmaa, joka voi olla pidättyneenä tai loukkuun jääneenä erityisiin ruumiinosiin.

Aikuiset hyönteiset käyttävät runsaasti happea lentäessään. Ne tarvitsevat sitä lentolihaksiin, jotka ovat biologian aktiivisin kudos. Lentolihakset käyttävät happea valtavasti: 100 kuutiosenttimetriä happea jokaista kudoskuutiota kohden tunnissa. Tällä järjestelmällä lihaksen suurin halkaisija, joka voisi olla (ja silti kuluttaa happea tällä nopeudella), on noin 0,5 cm. Hyönteiset eivät voi edes erityisillä lisäjärjestelyillä kasvaa noin 11 cm:n pituiseksi. Suurimmat hyönteisten elimet ovat suunnilleen hiiren kokoisia.

Jotkut hyönteiset käyttävät myös molekyyliä nimeltä hemosyaniini, joka tekee samaa työtä kuin hemoglobiini selkärankaisilla (mutta vähemmän tehokkaasti). Hyönteisten verenkiertojärjestelmässä ei ole suonia eikä valtimoita. Verta" kutsutaan hemolymfaksi, ja se liikkuu hemocoeliksi kutsutussa tilassa. Elimet sijaitsevat hemokokkelissa ja kylpevät hemolymfassa. Sydän" on vain yksittäinen putki, joka sykkii (puristaa).

Miten hyönteiset kasvavat

Hyönteiset aloittavat elämänsä munana. Yleensä naaras (emo) munii munat, mutta muutamat lajit syntyvät elävänä (munat kehittyvät emon sisällä). Munat ovat pieniä, mutta ne voidaan yleensä nähdä paljain silmin.

Vaikka aikuiset ovat suurempia, tarvitaan suurennuslasia tai kiikarimikroskooppia yksityiskohtien havaitsemiseksi. Ammattimainen hyönteistutkija käyttää hyönteisten tunnistamiseen kiikarimikroskooppia sekä painettua hakuteosta. Hyönteisiä on niin paljon, ettei kukaan pysty muistamaan niitä kaikkia, ja useimmat hyönteistutkijat ovatkin erikoistuneet vain yhteen tai kahteen lajiin.

Munien kuoriuduttua voi tapahtua kahdenlaista kehitystä. Joillakin hyönteisillä on niin sanottu epätäydellinen metamorfoosi. Tämä tarkoittaa, että munasta nousee pieni hyönteinen, nymfi, joka näyttää lähes samalta kuin aikuinen hyönteinen. Kun nymfi kasvaa, sen ulkonäkö ei muutu, vaan ainoastaan sen koko. Nymfi käy läpi useita vaiheita, joita kutsutaan nimellä "instars". Heinäsirkat kasvavat tällä tavoin.

Toisilla hyönteisillä on täydellinen metamorfoosi, mikä tarkoittaa, että munasta tuleva pieni toukka näyttää hyvin erilaiselta kuin aikuinen hyönteinen. Hyönteiset, joilla on täydellinen metamorfoosi, tulevat yleensä munasta toukkana, joka näyttää yleensä madolta. Toukka syö ruokaa ja kasvaa, kunnes se muuttuu nukaksi. Perhosen nukke (monikko) on usein koteloiden sisällä. Kotelon sisällä hyönteinen muuttaa ulkonäköään ja kasvattaa usein siivet. Kun kotelo aukeaa, aikuinen hyönteinen tulee ulos. Monilla hyönteisillä on täydellinen metamorfoosi, esimerkiksi kovakuoriaisilla, perhosilla ja koiperhosilla sekä kärpäsillä. Aikuisen kehitysvaihetta kutsutaan imagoksi.

Evoluutiohistoria

Hyönteisten alkuperä

Vanhin tunnettu hyönteisfossiili on devonilainen Rhyniognatha, joka on peräisin 411 miljoonaa vuotta vanhasta Rhynie-kivikivestä. Se on saattanut muistuttaa pintapuolisesti nykyistä hopeakalahyönteistä. Tällä lajilla oli jo siivekkäisiin hyönteisiin liitetyt alaleuat, mikä viittaa siihen, että siivet saattoivat olla kehittyneet jo tuolloin. Näin ollen anatomiset merkinnät viittaavat siihen, että ensimmäiset hyönteiset ovat saattaneet ilmestyä jo aiemmin, siluurikaudella. Genomianalyysin mukaan hyönteiset ovat peräisin vielä kauempaa, Ordoviikin kaudelta.

Jos Rhyniognatha ei ole hyönteinen, samasta paikasta peräisin oleva Rhyniella on ensimmäinen tunnettu hyönteinen. Myös 411 mya.

Siipien alkuperä

Vuonna 2008 tutkijat löysivät maailman vanhimman tunnetun alkeellisen lentävän hyönteisen kokovartalojäljen, 300 miljoonaa vuotta vanhan yksilön hiilikaudelta.

Hyönteisten lentämisen alkuperä on epäselvä, sillä varhaisimmat tunnetut siivekkäät hyönteiset näyttävät olleen lentokykyisiä. Joillakin sukupuuttoon kuolleilla hyönteisillä oli rintakehän ensimmäiseen segmenttiin kiinnittyvä ylimääräinen siipipari, eli yhteensä kolme siipiparia. Vaikuttaa siltä, että hyönteiset eivät olleet erityisen menestyksekäs eläinryhmä ennen siipien kehittymistä.

Yläkarbonaali- ja alapermikautisiin hyönteisjärjestöihin kuuluu sekä eläviä ryhmiä että useita paleotsooisia ryhmiä, jotka ovat nykyään kuolleet sukupuuttoon. Tänä aikakautena jotkut jättiläismäiset sudenkorennon kaltaiset muodot saavuttivat 55-70 cm:n siipiväliä, mikä tekee niistä paljon suurempia kuin mikään elävä hyönteinen.

Tämä jättiläismäisyys on saattanut johtua ilmakehän korkeammasta happipitoisuudesta, joka mahdollisti hengitystehon lisääntymisen. Lentävien selkärankaisten puute on voinut olla toinen tekijä. Monet varhaisista ryhmistä kuolivat sukupuuttoon noin 252 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen permikolmanneksen ja triaskauden välisen sukupuuttoilmiön aikana, joka oli maapallon historian suurin joukkosukupuutto.

Hyönteisten lajit

Erilaiset hyönteislajit luokitellaan ryhmiin, joita kutsutaan järjestyksiksi. Hyönteisjärjestyksiä on noin 29. Suurimmat hyönteisjärjestykset on lueteltu alla:

• Kovakuoriaisten (järjestys Coleoptera) etusiipien etupari on muuttunut kovaksi kuoreksi, joka suojaa takasiipiä.
• Perhosilla ja koiperhosilla (Lepidoptera) on suuret, usein värikkäät siivet.
• Kärpäsillä (järjestys Diptera) on vain kaksi siipeä.
• Muurahaisilla, mehiläisillä ja ampiaisilla (Hymenoptera-luokka) on joskus pistimiä, ja joskus ne elävät suurissa yhdyskunnissa (kuten muurahaispesissä).
• Oikeilla ötököillä (järjestys Hemiptera) on pitkä ja kapea suu, joka muistuttaa juomapilliä. Tällaista suuta kutsutaan nokaksi.
• Heinäsirkat (järjestys Orthoptera) voivat yleensä hypätä jaloillaan. Syövät ruohoa ja viljakasveja.
• Odonatat, sudenkorennot ja sudenkorennot ovat muiden hyönteisten suurimpia saalistajia. Sekä vesinymfit että lentävät aikuiset ovat lihansyöjiä.
• Phasmatodea, keppi- ja lehtihyönteiset, on järjestys, joka perustuu täysin naamioitumiseen. Siihen kuuluu maailman pisin hyönteinen, Chanin megatikku.

Yhtä ryhmää (Odonata) lukuun ottamatta kaikki nämä ryhmät ovat vahvasti sidoksissa kasveihin ravinnonlähteenä.

Hämähäkit, skorpionit ja vastaavat eläimet eivät ole hyönteisiä, vaan ne ovat arachnideja. Arachnidit ovat niveljalkaisia, joilla on neljä paria jalkoja. Myös tuhatjalkaiset ovat niveljalkaisia, mutta eivät hyönteisiä: ne kuuluvat Myriapoda-nimiseen alaryhmään.

Taksonomia

Tässä taksonomiassa luetellaan joitakin tunnetuimpia hyönteisryhmiä.

• Archaeognatha (hyppiviä harjapäätä)
• Thysanura (hopeakalat tai harjakset)
• Palaeoptera (hyönteiset, jotka eivät pysty taivuttamaan siipiään vatsan yli).
• Ephemeroptera (Toukokärpäset)
• Odonata
• Anisoptera (sudenkorennot)
• Zygoptera (neitokärpäset)
• Neoptera (hyönteiset, jotka pystyvät taivuttamaan siipensä vatsan päälle).
• Exopterygota sensu stricto
• Caloneurodea (sukupuuttoon kuollut)
• Titanoptera (sukupuuttoon kuolleet)
• Protorthoptera (sukupuuttoon kuolleet)
• Plecoptera (kivikärpäset, noin 1700 lajia)
• Embioptera (verkkokehrääjät, noin 300 lajia)
• Orthoptera (heinäsirkat, sirkat ja heinäsirkat).
• Zoraptera (yksi suku, noin 30 lajia, muistuttavat termiittejä).
• Dermaptera (korvamadot)
• Dictyoptera
• Notoptera ~tentative~
• Grylloblattidae (jäämatelijat)
• Mantophasmatidae (löydetty vuonna 2001, (gladiaattorit))
• Phasmatodea (keppihyönteiset, noin 2500 lajia) ~tentative~
• Blattaria (torakat)
• Isoptera (termiitit)
• Mantodea (rukoilijasirkat)
• Parapneuroptera
• Psocoptera (kirjanpainajat)
• Thysanoptera (ripsiäiset)
• Phthiraptera (täit)
• Hemiptera (aitoja ötököitä, 80 000 lajia)
• Endopterygota tai Holometabola (850 000 elävää lajia yhdessätoista järjestyksessä).
• Hymenoptera (muurahaiset, mehiläiset, ampiaiset, sahakärpäset).
• Coleoptera (kovakuoriaiset)
• Strepsiptera (loiset, jotka elävät enimmäkseen muiden hyönteisten sisällä).
• Raphidioptera (käärmekärpäset)
• Megaloptera
• Neuroptera (verkkosiipiset hyönteiset, sisältää mm. muurahaiskärpäsiä).
• Mecoptera (skorpionikärpäset, voi sisältää kirppuja).
• Siphonaptera (kirput)
• Diptera (kärpäset)
• Trichoptera (koiperhoset)
• Lepidoptera (perhoset ja perhoset)

Hyönteiset ja ihmiset

Jotkin hyönteiset voivat olla ihmisille eri tavoin haitallisia. Jotkut ovat loisia, kuten täit ja luteet. Jotkut näistä loishyönteisistä levittävät tauteja, esimerkiksi hyttyset levittävät malariaa.

Monet hyönteiset syövät maataloustuotteita (ihmisille syötäväksi tarkoitettuja kasveja). Heinäsirkat ovat esimerkki tuholaishyönteisistä, jotka syövät maatalouden kasveja.

Käytämme joitakin hyönteisiä. Mehiläiset tekevät hunajaa. Joidenkin yöperhosten toukat tekevät silkkiä, jota ihmiset käyttävät vaatteiden valmistukseen. Joissakin osissa maailmaa ihmiset itse asiassa syövät hyönteisiä. Hyönteisten syömistä ruoaksi kutsutaan entomofagiaksi.

Monet mehiläiset ja kärpäset pölyttävät kasveja. Tämä tarkoittaa, että hyönteiset auttavat kasveja tekemään siemeniä siirtämällä siitepölyä kukasta toiseen. Jotkut hyvät hyönteiset syövät tuholaisia, kuten leppäkuoriaiset (tai leppäkerttuja tai leppäkertut), jotka syövät kirvoja. Monet hyönteiset syövät kuolleita kasveja ja eläimiä.

Torjunta-aineet

Ihmiset käyttävät usein hyönteismyrkkyjä tappaakseen tuholaishyönteisiä. Hyönteismyrkyt eivät aina toimi. Joskus tuholaishyönteiset tulevat vastustuskykyisiksi hyönteismyrkyille, mikä tarkoittaa, että hyönteismyrkyt eivät enää vahingoita niitä. Sekä kolorado-perunakuoriainen että timanttiperunakoi ovat hyönteisiä, jotka ovat vastustuskykyisiä monille hyönteismyrkyille.

Hyönteismyrkyt eivät tapa ainoastaan tuholaishyönteisiä, vaan joskus myös monia hyödyllisiä hyönteisiä. Kun hyödyllisiä hyönteisiä tapetaan, esimerkiksi niitä, jotka syövät tuholaishyönteisiä, tuholaishyönteiset voivat palata takaisin aiempaa suurempina määrinä, koska hyödylliset hyönteiset eivät enää syö niitä.