Filoul Arthropoda este cel mai mare și cel mai variat din regnul animal. Acesta include mai bine de un milion de specii descrise. Aceasta reprezintă aproximativ trei sferturi din toate organismele biologice cunoscute, vii sau dispărute. Nenumărate artropode rămân nedescrise (care nu au fost încă denumite și studiate), iar numărul real de specii vii ar putea fi de zece milioane sau mai mult. Unele dintre cele mai cunoscute artropode includ insectele, crustaceele și păianjenii, precum și trilobiții fosili . Artropodele se găsesc în aproape toate ecosistemele marine (oceanice), de apă dulce și terestre (terestre) cunoscute și variază enorm în ceea ce privește habitatele, istoricul vieții și preferințele lor alimentare.
Caracteristicile artropodelor
În ciuda varietății remarcabile a speciilor de artropode, toate au în comun aspecte ale unui singur plan corporal de bază. Toate artropodele posedă un exoschelet rigid (schelet extern) compus în principal din chitină . La unele specii, lipidele, proteinele și carbonatul de calciu pot contribui, de asemenea, la alcătuirea exoscheletului. Scheletul extern oferă organismelor protecție, precum și suport pentru corp. Pereții săi oferă ancore pentru fixarea mușchilor. Exoscheletul este incapabil să crească și este mutat (eliminat) în mod repetat în timpul creșterii animalului. Acest proces se numește ecdysis. Mutarea permite o creștere rapidă până când exoscheletul nou secretat se întărește.
Corpurile artropodelor sunt împărțite în segmente. Cu toate acestea, un număr de segmente sunt uneori fuzionate pentru a forma părți integrate ale corpului cunoscute sub numele de tagmata. Acest proces de fuziune se numește tagmoză. Capul, toracele și abdomenul sunt exemple de tagmata. Artropodele au, de asemenea, apendice cu articulații (cuvântul „artropod” înseamnă „picioare articulate”). La antropodele timpurii, primitive, fiecare segment al corpului era asociat cu o singură pereche de apendice (anexe). Cu toate acestea, la majoritatea speciilor, unele apendice au fost modificate pentru a forma alte structuri, cum ar fi aparatele bucale, antenele sau organele de reproducere. Apendicele artropodelor pot fi fie biramoase (ramificate), fie uniramoase (neramificate).
Câteva artropode au organe de simț foarte dezvoltate. Majoritatea speciilor au ochi compuși perechi , iar multe dintre ele au, de asemenea, un număr de ochi mai simpli numiți oceli. Artropodele au un sistem circulator deschis (fără vase de sânge) care constă dintr-un tub care este inima și un hemocoel deschis , celomul animalului, în care se adună sângele. Artropodele au, de asemenea, un intestin complet cu două deschideri, gura și anusul.
Schimbul de gaze în filum are loc în diferite moduri. Unele specii au branhii, în timp ce altele folosesc trahee, sau plămâni de carte. Sistemul respirator traheal constă în deschideri externe numite spiracole care sunt legate de un sistem de tuburi ramificate care permit gazelor respiratorii să ajungă la țesuturile interne. Artropodele sunt caracterizate de un creier, precum și de un inel nervos în jurul zonei faringelui, în cavitatea bucală. Un cordon nervos dublu se întinde în spate de-a lungul suprafeței ventrale a corpului, iar fiecare segment al corpului este asociat cu propriul ganglion, sau masă de celule nervoase. La majoritatea speciilor de artropode, sexele sunt separate. Fertilizarea are loc, de obicei, pe plan intern, iar majoritatea speciilor depun ouă. În timp ce unele specii prezintă o dezvoltare directă, în care ouăle eclozează ca versiuni miniaturale ale adulților, alte specii trec printr-un stadiu larvar imatur și suferă o metamorfoză dramatică înainte de a ajunge la forma adultă.
Grupuri majore de artropode
Artropodele sunt împărțite în patru subfiile. Acestea sunt Chelicerata, Crustacea, Uniramia și Trilobita. Ultimul este format exclusiv din forme dispărute.
Subfiliul Chelicerata.
Cheliceratele includ crabii cu potcoavă , scorpionii, păianjenii, căpușele, acarienii, păianjenii de mare și alte specii înrudite. Ele se caracterizează prin prezența a două tagmate (segmente fuzionate), a unui cefalotorace (cap și torace fuzionate) și a unui abdomen. Posedă șase perechi de apendice neramificate. Acestea includ o pereche de chelicerae , o pereche de pedipale și patru perechi de picioare.
Clasa Arachnida include scorpionii, păianjenii, căpușele și acarienii. Există peste 100.000 de specii descrise în această clasă. Majoritatea sunt terestre și majoritatea se găsesc în habitate destul de calde și uscate. Ca și alte chelicerate, arahnidele au șase perechi de apendice. Prima pereche, chelicerae, este de obicei adaptată pentru uciderea și consumarea prăzii. A doua pereche, pedipalii, au o funcție senzorială și pot include atât receptori sensibili la atingere, cât și receptori sensibili la schimbările chimice. Ultimele patru perechi de apendice sunt picioarele de mers. Arahnidele au ochi destul de simpli, care înregistrează doar modificările nivelului de lumină. Dintre arahnide, păianjenii (care alcătuiesc Ordinul Araneae) sunt cei mai diverși. Toți păianjenii sunt capabili să țese pânze cu ajutorul unor apendice modificate numite filiere. Acestea sunt situate în partea din spate a abdomenului. Pânzele sunt folosite în diverse scopuri la diferite specii. La multe,ele sunt folosite pentru a prinde prada și pentru a construi cuiburi. Pânzele de păianjen pot fi folosite chiar și pentru deplasare, ca în cazul acelor specii care creează parașute pentru a prinde aerul, ceea ce le permite să coboare în siguranță. Mulți păianjeni au otrăvuri toxice pentru a imobiliza prada sau pentru a le folosi în autoapărare; poate cel mai cunoscut dintre aceștia este văduva neagră. Păianjenii se hrănesc în principal cu insecte și, din acest motiv, sunt adesea importanți din punct de vedere ecologic. Scorpionii (ordinul Scorpiones) sunt arahnide caracterizate de o pereche de gheare și o coadă lungă și articulată cu un înțepătură otrăvitoare la capăt. Căpușele și acarienii (ordinul Acari) sunt ectoparaziți. Acestea se înfig în pielea animalelor vertebrate și se hrănesc cu sânge. Anumite specii de căpușe sunt purtătoare de boli precum boala Lyme și febra cu pete din Munții Stâncoși.
Clasa Merostomata include crabii cu potcoavă. Crabii potcoavă sunt un neam marin extrem de vechi. Doar cinci specii au supraviețuit până în prezent. Se caracterizează printr-un apendice lung, numit telson, care se proiectează din capătul posterior al corpului și care este folosit la răsturnarea animalului atunci când este întins pe carapacea sa. Folosesc branhii de carte pentru a respira și, în general, se hrănesc cu nevertebrate mici.
Clasa Pycnogonida este formată din păianjenii de mare. Există 2.000 de specii descrise, toate fiind marine. Majoritatea speciilor sunt destul de mici. Ca și păianjenii, au corpuri mici cu picioare lungi. Folosesc o proboscisă extensibilă pentru a suge substanțele nutritive din corpurile nevertebratelor moi.
Subfiliul Crustacea.
Subfiliul Crustacea include homari, crabi, creveți, creveți, scoici și alte organisme înrudite. Există aproximativ 40.000 de specii descrise. Majoritatea sunt marine, dar există, de asemenea, reprezentanți de apă dulce și de uscat. Spre deosebire de alte artropode, exoscheletul crustaceelor include adesea carbonat de calciu, care oferă un plus de rigiditate. Crustaceele au, în general, trei tagme: un cap, un torace și un abdomen. Există două perechi de antene, aparatele bucale complicate, formate din două perechi de maxilare (maxilare superioare și o pereche de mandibule (maxilare inferioare) utilizate în procesarea hranei, și o serie de apendice ramificate. Aceste apendice sunt asociate cu toracele. Unele funcționează ca picioare de mers, în timp ce altele pot fi specializate pentru capturarea prăzii. Abdomenul este uneori echipat cu swimmerets (mici picioare înotătoare care sunt folosite și în alte scopuri, inclusiv ca organe copulatorii la masculi și pentru transportul ouălor la femele) și o coadă care este compusă din apendice modificate, pe lângă telson. Unele specii de crustacee au sisteme senzoriale bine dezvoltate, inclusiv ochi compuși foarte sensibili pe pedunculi, urechi, chemoreceptori pentru gust și/sau miros, telson și fire de păr sau peri care funcționează ca receptori tactili. Crustaceele au o mare varietate de moduri de a captura hrana. Unii se hrănesc prin filtrare , în timp ce alții sunt necrofagi sau prădători. La majoritatea speciilor, sexele sunt separate. Unele specii trec prin ceea ce se numește un stadiu larvar de nauplius înainte de a se metamorfoza în adulți, în timp ce altele au o dezvoltare directă și ocolesc stadiul larvar. Crustaceele folosesc branhii pentru a inhala și expira aer.
Clasa Branchiopoda include creveții de saramură, puricii de apă și alte grupuri înrudite. Speciile din această clasă sunt în general mici și tind să trăiască în habitate de apă dulce sau în lacuri sărate. Majoritatea speciilor au un număr mare de segmente cu o fuziune minimă a segmentelor, sau tagmiosis. Majoritatea se hrănesc prin filtrare.
Clasa Maxillopoda include cracii și grupurile înrudite. Maxilopodele au un cap, un torace și un abdomen împreună cu un telson care se proiectează de la capătul din spate al corpului lor. Majoritatea speciilor sunt mici și se hrănesc cu ajutorul maxilarelor. Cu toate acestea, barnacii sunt filtratori sesili (imobili). Ei sunt adesea văzuți în număr mare, ancorați la structuri precum fundul navelor sau chei.
Clasa Malacostraca are peste 20.000 de specii și este cel mai mare grup din cadrul Crustaceelor. Majoritatea speciilor sunt marine, dar altele sunt de apă dulce sau terestre. Cel mai mare ordin, Decapoda, include creveții, crabii, racii și homarii. Alți malacostracieni bine cunoscuți includ krilul, precum și un grup terestru, scroafele. Malacostracânii prezintă o varietate de strategii de hrănire. Cele mai primitive specii tind să se hrănească prin filtrare. Altele sunt necrofagi. Crabii și homarii sunt prădători activi. Aceștia au o pereche de chelipode, cunoscute și sub numele de gheare sau clești, care sunt folosite pentru a captura și transporta prada. Cu toate acestea, cleștii au evoluat pentru a îndeplini și alte funcții, iar la diferite specii sunt folosiți pentru săpat, pentru a se apăra de prădători sau în ritualurile de curtare. Unele specii de malacostracani sunt paraziți. Mulți malacostracani, inclusiv multe dintre formele larvare, sunt componente critice ale planctonului oceanic, o componentă critică a rețelelor trofice oceanice.
Subfiliul Uniramia.
Uniramia este cel mai mare subfiliu din cadrul artropodelor. Acesta include miriapodele, miriapodele și insectele, precum și câteva grupuri înrudite mai mici. Numele Uniramia provine de la apendicele neramificate care caracterizează membrii grupului. Speciile au, în general, două sau trei tagme. Există o pereche de antene și două perechi de maxilare. Respirația are loc prin trahee. Uniramiile au, în general, sexe separate.
Clasa Chilopoda include centipedele, un grup divers de peste 5.000 de specii. Aceste organisme terestre sunt caracterizate de un număr foarte mare de segmente, adesea mult peste 100. Cele mai mari centipede ating lungimi de până la 25 de centimetri (10 inci). Fiecare segment de corp al centipedei, în afară de câteva la capul și coada organismului, este asociat cu o singură pereche de picioare. Toate centipedele sunt carnivore, iar apendicele cele mai din față au fost modificate pentru a forma colți mari și otrăvitori care sunt folosiți pentru a imobiliza prada. Centipedele se hrănesc în principal cu viermi de pământ și insecte. Speciile de centipede sunt, în general, ouătoare, iar la unele dintre ele, femela rămâne pentru a păzi ouăle. Dezvoltarea este directă – nu există un stadiu larvar. La unele specii, puii eclozează cu același număr de segmente ca la un adult, în timp ce la altele, indivizii adaugă segmente la fiecare mutație.
Clasa Diplopoda este formată din miriapode, un grup care include peste 8.000 de specii descrise. Ca și centipedele, milipedele au un număr mare de segmente. Cu toate acestea, ei diferă de centipede prin faptul că fiecare segment are două perechi de picioare, în loc de una singură. Milipedele nu au colți și, de fapt, majoritatea speciilor sunt fie erbivore, fie necrofagi. Cu toate acestea, mulți milipede exudă (supurează) substanțe otrăvitoare sau nocive ca mijloc de apărare împotriva potențialilor prădători. Milipedele se găsesc adesea în materie organică în descompunere sau în soluri umede. Ei sunt niște scormonitori eficienți. La fel ca unele specii de miriapode, depun ouăle în cuiburi care sunt frecventate de femelă. Milipedele își adaugă segmente ale corpului pe măsură ce cresc și mută.
Clasa Insecta este cea mai mare clasă din regnul animal. Există aproape un milion de specii descrise și, fără îndoială, nenumărate altele care nu au fost încă denumite. Insectele se găsesc într-o mare varietate de habitate terestre și de apă dulce și există chiar și câteva forme marine.
Insectele au trei tagme, sau segmente fuzionate: un cap, un torace și un abdomen. Ele au o pereche de antene; o serie de piese bucale complexe și foarte variabile, care variază foarte mult de la o specie la alta; și trei perechi de picioare. Atât antenele, cât și aparatele bucale au evoluat din apendice modificate (cel mai probabil, picioare umblătoare). Majoritatea speciilor de insecte au, de asemenea, două perechi de aripi, deși acestea sunt absente la câteva specii foarte primitive și au fost reduse la altele, devenind nefuncționale sau adaptate pentru un scop diferit. Picioarele și aripile insectelor sunt asociate cu toracele, nu cu abdomenul, care nu poartă de obicei apendice, cu excepția apendicelor care au evoluat în organe de reproducere. O teorie privind originea zborului insectelor susține că aripile au evoluat din branhiile externe care erau prezente la anumite grupuri primitive. În afară de funcția lor de respirație, aceste branhii serveau drept clapete care ajutau insectele la sărituri și sărituri și erau avantajoase pentru că făceau mai probabilă fuga de prădători. Creșterea treptată a dimensiunii aripilor a permis mișcarea de planare și, în cele din urmă, zborul în bătaie.
Insectele au organe de simț foarte elaborate. De exemplu, ele pot poseda o pereche de ochi compuși, precum și mai multe oceli cranieni, sau ochi simpli. Ochiul compus este alcătuit din sute de fațete individuale, sau părți. Fiecare fațetă arată într-o direcție diferită. O fațetă individuală furnizează informații cu privire la culoarea și intensitatea luminii, dar nu oferă o imagine completă. Împreună, însă, numeroasele fațete creează o imagine combinată, în mozaic, a lumii. Ochii compuși sunt deosebit de eficienți pentru a vedea obiectele din apropiere; vederea la distanță nu este la fel de bună. Cel mai mare avantaj al ochilor compuși este că sunt capabili să înregistreze schimbările din câmpul vizual mult mai rapid decât ochii cu lentile. Acest lucru este deosebit de important pentru detectarea mișcării, precum și pentru manevrele rapide necesare în timpul zborului. Multe insecte au, de asemenea, urechi bine dezvoltate. Unele specii au, de asemenea, o capacitate extraordinară de a detecta substanțele chimice. Acest lucru este valabil mai ales în cazul speciilor care utilizează semnale chimice numite feromoni pentru detectarea unui partener sexual. Feromonii sunt emiși de femelele receptive și sunt captați de masculi, care îi folosesc pentru a localiza potențialele partenere.
Insectele respiră prin sistemul traheal, descris mai devreme. Din cauza limitelor privind răspândirea gazelor în trahee, insectele sunt limitate la o dimensiune relativ mică. Sistemul excretor al insectelor este format din structuri cunoscute sub numele de tubuli Malpighian. Sexele sunt separate la insecte, iar fertilizarea are loc intern la majoritatea speciilor.
Varietatea modelelor de dezvoltare a insectelor este excepțional de mare. Majoritatea insectelor trec prin mai multe stadii înainte de a ajunge la forma finală de adult. Insectele pot fi descrise ca fiind hemimetaboli sau holometaboli. În cazul formelor hemimetabolice, puii eclozați se aseamănă destul de mult cu adulții, deși pot fi imaturi din punct de vedere sexual și pot fi lipsiți de aripi. Pe de altă parte, la insectele holometaboli, există un stadiu larvar distinct, care diferă dramatic de stadiul de adult din aproape toate punctele de vedere: morfologie (formă și structură), dietă și habitat. La insectele holometaboli, există, de obicei, mai multe stadii larvare diferite, separate prin mutații. După o perioadă în care larva crește, ea intră apoi într-o fază de pupă sesilă, în timpul căreia are loc o metamorfoză dramatică, iar insecta iese din pupă cu forma sa de adult.
Certe grupuri de insecte sunt foarte sociale. Termitele și multe specii de himenoptere (furnici, viespi și albine) sunt eusociale , ceea ce înseamnă că coloniile lor includ o castă (un segment al populației) care se reproduce, precum și un număr mare de indivizi care nu o fac. Evoluția speciilor nereproductive pare să pună o problemă, deoarece pare să sfideze selecția naturală, care pune accentul pe producția de urmași. Cu toate acestea, reproducerea directă nu este singura modalitate prin care un individ își poate transmite genele. De exemplu, deoarece frații unui individ împărtășesc o parte din genele sale, contribuția la producerea unui număr mare de frați va duce, de asemenea, la reprezentarea genelor unui individ în populație. Aceasta este ceea ce se întâmplă în cazul insectelor eusociale. În plus, comportamentele neobișnuite la termite (cicluri repetate de consangvinizare) și sistemele genetice neobișnuite la himenoptere (haplodiploidia, în care masculii speciei sunt haploizi, în timp ce femelele sunt diploide) cresc proporția de gene împărtășite de frați.
Insectele joacă multe roluri vitale în menținerea sistemelor ecologice. Multe insecte acționează ca polenizatori pentru plantele superioare. Altele sunt importante în descompunere. Multe specii sunt dăunători sau paraziți în agricultură și au un impact dramatic asupra oamenilor. Musca de fructe Drosophila melanogaster este unul dintre cele mai bine studiate organisme biologice și servește ca specie model pentru studii de genetică , dezvoltare și evoluție.
Câteva grupuri de insecte bine cunoscute includ Thysanura (peștișorii de argint), Ephemeroptera (mayflies), Odonata (libelule), Orthoptera (lăcuste, greieri, katydids), Blattaria (gândaci), Isoptera (termite), Heteroptera (insecte adevărate), Homoptera (cicade și afide), Coleoptera (gândaci), Siphonaptera (purici), Diptera (muște), Lepidoptera (fluturi și molii) și Hymenoptera (furnici, albine și viespi).
Subfiliul Trilobita.
Subfiliul Trilobita include numai specii dispărute găsite în formă fosilă. Trilobiții au fost un grup primitiv de specii marine care a fost deosebit de abundent în perioadele Cambrian (acum 570 de milioane de ani) și Ordovician (acum 505 milioane de ani). Grupul a dispărut la sfârșitul Permianului (acum 286 milioane de ani). Trilobiții aveau corpuri aplatizate, de formă ovală. Majoritatea aveau o lungime de câțiva centimetri, deși se știe că o specie a atins o lungime de 0,6 metri (2 picioare).
vezi și Relații filogenetice ale grupurilor majore.
Jennifer Yeh
Bibliografie
Blaney, Walter M. How Insects Live. Londra: Elsevier-Phaidon, 1976.
Brusca, Richard C., și Gary J. Brusca. Invertebrate. Sunderland, MA: Sinauer Associates, 1990.
Chapman, Reginald Frederick. The Insects: Structură și funcție. New York: Cambridge University Press, 1998.
Corti, Walter Robert. Fluturi și molii. New York: Odyssey Press, 1964.
Dunca, Winifred. Pânze în vânt: Obiceiurile păianjenilor care țes pânze. New York: Ronald Press Company, 1949.
Evans, Arthur V. An Inordinate Fondness for Beetles. New York: Henry Holt and Company, 1996.
Foelix, Rainer F. Biology of Spiders. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1982.
Fortey, Richard A. Trilobite! Un martor ocular al evoluției. New York: Alfred Knopf, 2000.
Friedlander, Cecil Paul. The Biology of Insects. New York: Pica Press, 1977.
Gauld, Ian David, și Barry Bolton, eds. The Hymenoptera. New York: Oxford University Press, 1988.
Gould, James L., și William T. Keeton. Științe biologice, ed. a 6-a. New York: W. W. Norton and Co., 1996.
Hickman, Cleveland P., Larry S. Roberts, și Allan Larson. Animal Diversity. Dubuque, IA: Wm. C. Brown, 1994.
Holldobler, Bert, și Edward O. Wilson. The Ants. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1990.
Wade, Nicholas, Ed. The Science Times Book of Insects. New York: Lyons Press, 1998.
.