第一章昆虫形态学.docx
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第一章昆虫形态学
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歹0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。
每节各具一对附肢一一足;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),向下伸达较长或分义的叫作内突(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(节问褶),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(PrimarySegment.因体壁骨化而产生的分节方式叫后生分节,其节叫后生节(SeconderySegment,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firsttrochanter、第二转节Secondtrochanter、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、附肢节Propodite和趾肢节Dactylopodite。
每一节在基部都有控制各节活动的肌肉。
每一节往往乂分为许多业节,如附节乂分为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:
基部一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(Haeckellawofrecapitulation):
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、上颗前节,分别具有前、中和后脑;上颗节、下颗节和下唇,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,上额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。
第一体节相当于上颗前节,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、上颗、下颗和下唇。
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,乂不是沟,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(FrontoclypealSulcus)是额与唇基的分界线,该沟乂叫
口上沟。
2、额颊沟(FrontogenalSulcus)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(EpicranialSulcus)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(OcularSulcus)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(OccipitalSulcus)是头后方一大半圆形的沟,下方伸达上颗后关节。
6、此后头沟(PosyoccipitalSulcus)是后头沟后方的一条拱形的沟。
7、颊下沟(SubgenalSulcus)是由额唇基伸向后头沟的一条沟。
(2)、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(Clypeassulcus),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(Frontocylpeusarea)
3、头顶Vertex:
位于额之上,两复眼之间,也叫颅顶。
4、颊区:
颊(Gen®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Subgenalarea:
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),位于上颗后头的叫口后区(Hypostoma)
6、后头区Occipitalarea:
位于后头沟与次后头沟之间。
7、次后头区Postocciputarea:
是在后头区后方围绕头孔的拱形骨片。
(3)、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
tentorialarms,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Posteriorarms(Anteriorarms),两后臂常相连形成板状,并与前臂相连的幕骨桥Tentorialbridge。
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、蟆虻、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(JohnstonOrgan),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。
例如蚣茧蜂有40节。
鞭节除无翅业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,云斑觎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,如在蠡斯、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