19 - uniramia e insectos

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Disciplina: Evolução Biologia e Diversidade I

Cursos: Biologia e GeologiaBiologia

Uniramia: Centipedes e Milipedes

Docente: Ana Maria Rodrigues

Subfilo Uniramia

Características gerais:1 par de antenas1 par de mandíbulas1 ou 2 pares de maxilas3 a muitos pares de apêndices locomotoresapêndices unirramosos

Classes:Diplopoda (milipedes)Chilopoda (centípedes)PauropodaSymphylaInsecta

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Espécies das classes Diplopoda, Chilopoda, Symphyla e Pauropoda são designados no seu conjunto por Miriápodes (superclasse Myriapoda –aproximadamente 15 000 espécies); Diplopoda, Chilopoda englobam cerca de 95% de todos os Miriápodes.

Todos partilham um conjunto de características:

Habitat: terrestres (solo, entre pedras, musgos, madeira,...)

Olhos: usualmente simples

Cutícula: com carbonato de cálcio mas sem compostos cerosos

Trocas gasosas: Traqueias abrindo em espiráculos(1 sistema separado em cada segmento –sem poder fechar); sacos coxais

Coração: tubular, dorsal, com ostíolos em cada segmento

Reprodução: transmissão indirecta de esperma e nos Quilópodes envolve espermatóforos

Predadores

1 par de antenas

1 par de mandíbulas

2 pares de maxilas

Ganchos, garras com glândulas de veneno para agarrar e matar as presas

1 par de patas por segmento (não tem diplossegmentos)

Classe Chilopoda

Hickman, C.P.Jr, L.S. Roberts, A. Larson and H.L’Anson, 2003 Integrated Principles of Zoology, 12nd ed., McGraw Hill, 872 pp e O’Toole C. (ed.) 2002 The New Encyclopedia of Insects and their Allies. Oxford Universitypress, 240 pp.

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Placas do tórax: reforçadas com placas longas e outras curtas ou sobreponíveis

Ruppert, E.E. and R. D. Barnes 1994 Invertebrate Zoology, Saunders College Publishing, 1056+Appendices

Centípedes são sobretudo carnívoros; alimentam-se de invertebrados do solo (minhocas, caracóis e vários artrópodes) ou algumas espécies tropicais grandes de vertebrados (lagartos, sapos, ratos e aves ainda no ninho)

Detectam as presas com as antenas e patas e capturam-nas com as garras

O veneno de alguns centípetes pode provocar danos nos tecidos em humanos

Algumas espécies têm também glândulas ventrais que produzem uma secreção pegajosa e tóxica por vezes luminescente

Ruppert, E.E. and R. D. Barnes 1994 Invertebrate Zoology, SaundersCollege Publishing, 1056+Appendices

Hickman, C.P.Jr, L.S. Roberts, A. Larson and H.L’Anson, 2003 Integrated Principles ofZoology, 12nd ed., McGraw Hill, 872 pp

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Reprodução

Centípedes têm rituais de acasalamento complexos que envolvem toques com as antenas

Esperma ou espermatóforos são depositados usualmente numa teia e é retirado pela fêmea

Os ovos são depositados no solo ou incubados pela fêmea que, posteriormente, protege os jovens

Disciplina: Evolução Biologia e Diversidade I

Cursos: Biologia e GeologiaBiologia

Uniramia: Insectos

Docente: Ana Maria Rodrigues

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Subphylum Uniramia

Características gerais:1 par de antenas1 par de mandíbulas1 ou 2 pares de maxilas3 a muitos pares de apêndices locomotoresapêndices unirramosos

Classes:Diplopoda (milipedes)Chilopoda (centípedes)PauropodaSymphylaInsecta

Este grande sucesso pode ser devido a vários factores:

Evoluíram primeiro do que muitos animais terrestres

Os insectos evoluíram durante o Devónico (há cerca de 380Ma) quando existiam poucos animais terrestres. Tiveram cerca de 40 Ma para ocupar habitats vazios antes dos répteis evoluírem e cerca de 200Ma antes das aves e dos mamíferos

Em número de indivíduos e espécies e tipo de habitat os insectos são de enorme sucesso

Cerca de 750 000 espécies estão descritas e estima-se que muitas mais estão por descobrir

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Possuem várias adaptações importantes à vida em ambiente terrestrePequena dimensão

Asas

Cutícula com compostos cerosos

Resistência à desidratação e a baixas temperaturas

Órgãos eficientes na recuperação de água metabólica e balanço iónico

Capacidade de trocas gasosas com o ar

Capacidade de se ajustar a modificações extremas de temperatura

Receptores sensoriais: quimio e mecanorreceptores

Fertilização interna

Ciclos de vida curtos

Ovo capaz de se desenvolver no ambiente terrestre

Desenvolvimento por metamorfoses

Diapausa

Colónias sociais

Classe Insecta

Apesar da enorme diversidade a anatomia geral de um insecto é bastante uniforme


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Gafanhoto: Armadura bucal trituradora

Cabeça


Armaduras bucais

Kukentak, W., E. Matthes e M. Renner (trad. A. Xavier da Cunha) 1986 Guia de trabalhos práticos de Zoologia, 19ª ed. Livraria Almedina, Coimbra, 539 pp.

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Armaduras bucais


Armaduras bucais


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Antenas

As antenas são os principais locais de recepção de estímulos químicos

A sua forma e dimensão é muito variável em diferentes espécies

Hickman, C.P.Jr, L.S. Roberts, A. Larson and H.L’Anson, 2003 Integrated Principles of Zoology, 12nd ed., McGraw Hill, 872 pp

Subclasses:ApterygotaPterygota

Asas

O’Toole C. (ed.) 2002 The New Encyclopedia of Insects and their Allies. Oxford University press, 240 pp.

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Asas

Asas dobradas perpendicularmenteao abdómen

Asas esticadas

Asas dobradas sobre o abdómen

Possivelmente como resultado do aparecimento de 2 placas, os escleritos, na base da asa e também por modificações da própria asa

Asas: são evaginações do integumento com finas membranas cuticulares formando as suas superfícies

Têm nervuras, com padrões variáveis (de interesse taxonómico), onde circula hemolinfa e passam nervos e traqueias


Andar

Saltar

Nadar

Escavar

Limpeza das antenas

Recolha e armazenamento de pólen

Apêndices Torácicos


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Apesar dos insectos terem 2 pares de asas a maioria utiliza 1 par como superfícies de voo

Dois pares de asas funcionais – insectos mais primitivos (ex. libélulas)

Asas presas por ganchos quando em voo (borboletas, vespas, ...)1º par transformado em placas protectoras – élitros (gafanhoto, barata, ...)

2º par transformado – halteres – batem com a mesma frequência do outro par e tem um papel de controle da estabilidade do voo

Os insectos não têm um centro nervoso específico para controle do voo mas os olhos, antenas, asas e músculos fornecem informação contínua para que esse controle exista efectivamente

* Tipo de Asas

Capturar presas

O’Toole C. (ed.) 2002 The New Encyclopedia of Insects and their Allies. Oxford University press, 240 pp. E Ruppert, E.E. and R. D. Barnes 1994 Invertebrate Zoology, Saunders CollegePublishing, 1056+Appendices

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Abdómen

O abdómen 9-11 segmentos + télson (completo só em alguns insectos primitivos e embriões)

Os únicos apêndices abdominais no adulto são 1 par de cercos sensoriais

Estruturas reprodutoras são consideradas por alguns autores comoapêndices.

Nas larvas existem apêndices abdominais com diferentes funções


AlimentaçãoEstratégias alimentares diversificadas; em muitos variável ao longo do ciclo de vida exploração de diferentes recursosArmaduras bucais adaptadas à estratégia alimentar e sobretudo à forma de recolha do alimento

Alimento passa da boca para a região anterior do tubo digestivo que se subdivide numa faringe, esófago e papo (anteriores) e um proventrículo estreito

Faringe: bomba sucção em insectos sugadores

Papo: câmara de armazenamento

Proventrículo: estrutura e função variável

Dorit, R.L., W.F. Walker Jr, and R. D. Barnes1991 Zoology, Saunders College Publishing, 1009+Appendices

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Proventrículo:Espécies que utilizam alimentos sólidos modificado como uma moela, e possuindo dentes ou protuberâncias rijas para triturar

Espécies sugadoras simples válvula que abre para a região mediana do tubo digestivo

Espécies como por exemplo as abelhas (alimento sólido e líquido) funciona como uma válvula reguladora que permite passar alimento liquido, mas não substâncias sólidas


Possuem glândulas salivares associadas às peças bucais – abrem na cavidade bucal

Glândulas salivares:saliva (humedece peças bucais, dissolve alimentos)enzimas digestivas, seda (construção do envólucro das pupasex. abelhas, vespas, traças)materias mucososuma pectinase (hidrolisa a pectina de paredes celulares)venenosanticoagulantesum antigene (provoca a comichão da picada do insecto em humanos)

Região mediana do tubo digestivo - estômago ou ventrículo: local de produção de enzimas e de absorção


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Muitos insectos possuem divertículosgástricos – local final de digestão e conjuntamente com a porção posterior da região mediana do tubo digestivo, principais locais de absorção

Região posterior – intestino (anterior) e recto: rejeição de detritos e balanço iónico e de água

Digestão da celulose em alguns insectos é assegurada por enzimas produzidas por bactérias ou protozoários que habitam o tubo digestivo


Excreção e Balanço de água

Túbulos de Malpighi são os principais órgãos de excreção em insectos e actuam em conjunção com células especializadas do rectoSão em número variável mas podem ser centenas

A extremidade livre estende-se no hemoceloma e é constituído por tecido conectivo elástico e fibras musculares – são capazes de movimentos

A capacidade de reabsorção de iões e água é variável em diferentes insectos


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Trocas gasosas: Sistema de traqueiasAs trocas gasosas fazem-se directamente com os tecidos

Espiráculos localizam-se próximo da coxa do 3º(em alguns também do 2º) par de patas e na região lateral dos 7-8 segmentos abdominais

Em muitas espécies os espiráculos abrem num átrio a partir do qual surgem as traqueias

Usualmente possuem sistemas de fecho e, nos insectos terrestres, estruturas de filtragem que evitam a passagem de poeiras, microorganismos e reduzem as percas de água

O sistema de traqueias varia mas 1 par de troncos longitudionaiscom outros transversais faz parte do plano de base de todos os insectos

Dorit, R.L., W.F. Walker Jr, and R. D. Barnes 1991 Zoology, Saunders CollegePublishing, 1009+Appendices

Sistema Nervoso e Órgãos dos Sentidos

Sistema nervoso é basicamente como o dos outros artrópodesExistem fibras nervosas gigantes

Estruturas sensoriais muito diversificadas e espalhadas por todo o corpo

Receptores visuais:olhos compostos – nº de omatídeos maior nos insectos voadores; facetas mais largas nas espécies nocturnas

ocelos - se existem são usualmente 3 – detectam modificações na intensidade luminosa; muito sensíveis a baixas intensidades - orientação e parecem ter um efeito estimulador na recepção de outros estímulos

Receptores de estímulos mecânicos: pelos quitinosos ocos e móveis (em todo o tegumento, sobretudo nas antenas, palpos das maxilas e a rodear as aberturas genitais)

Receptores olfactivos: cones olfactivos, placas e poros (muito numerosos nas antenas, região bucal e ponta das patas anteriores)Feromonas são substâncias químicas que desencadeiam comportamentos sociais. São para os insectos muito importantes

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Receptores auditivos: órgãos timpânicos localizados em locais variados

Produção de som é comum nos Orthoptera e Hemiptera e em alguns LepidopteraDiptera e Hymenoptera)

Storer, T. I. And R. L. Usinger (trad. Froehlich, C. G.; D.D. Corrêa e E. Schlenz) 1977 Zologia Geral 3ª ed., Companhia Editora Nacional, São Paulo, Brasil, 757pp.

ReproduçãoSexos separados

Reprodução sexuada comum

Complexos ritos nupciais em que intervêm estímulos vários:

Atracção por odores - feromonas usualmente produzidas pelas fêmeas são os mais comuns

Sinais acústicos (padrão e frequência típica da espécie – atrair fêmeas, afastar machos rivais, demarcar território)

Sinais visuais – Insectos usam a visão para localizar e orientar-se em direcção ao parceiro; excepção são os pirilampos (Lampiridae) que usam a emissão/recepção de luz na corte nupcial - macho corteja em voo e fêmeas maduras respondem do solo – o nº de flashes e o tempo de duração são característicos da espécie (luciferina na presença de ATP e luciferase)

Prendas - alguns insectos oferecem presas à fêmea – quanto maior a presa maior o tempo de copulação e de transmissão de esperma. Após a copulação macho e fêmea lutam pelo que resta

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Partenogénese é bastante frequente

Aparelho copulador:a forma é muito variável em diferentes espécies

Sistemas Reprodutores

Dorit, R.L., W.F. Walker Jr, and R. D. Barnes 1991 Zoology, Saunders College Publishing, 1009+Appendices e Ruppert, E.E. and R. D. Barnes 1994 Invertebrate Zoology, SaundersCollege Publishing, 1056+Appendices

A evolução de uma casca protectora que permitisse o desenvolvimento do ovo no ambiente terrestre foi um dos factores que contribuiu para o sucesso dos insectos (a casca possuiu poros permeáveis ao oxigénio e dióxido de carbono mas não à água)

A deposição dos ovos faz-se através de um ovipositor, derivado de partes do 7 ou 8 segmentos abdominais


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Material adesivo para ligar os ovos ao substrato e uns aos outros éproduzido pelas glândulas acessórias do sistema reprodutor da fêmea

Contribui para evitar a dissecação.

Estas posturas surgem na vegetação próxima de rios ou lagos e ao nascer as larvas caiem na água

A deposição dos ovos faz-se em vários locais e depende largamente do habitat e estilo de vida do adultoLibélulas, por ex. depositam os ovos no meio aquático; a fêmea de Tectocorisdiophthalmus liga os ovos à volta de uma planta e fica de guarda


Alguns himénopteros e dípteros depositam os ovos em plantas.

Os tecidos em volta dos ovos crescem anormalmente e originam umaformação que se designa por galha. Esta tem uma forma que varia consoante o insecto

Parece ser induzida por uma substância produzida pela fêmea quando esta deposita os ovos



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Outros insectos depositam os ovos em animais ou colocam-nos junto com animais paralisados -asseguram alimento às larvas quando nascem – o hospedeiro é sempre morto e estes parasitas denominam-se parasitóides


Protecção das larvas:Acromis sparsa – América Central e do Sul – é uma das 4 espécies (das 3000 que se conhecem do mesmo taxa Chrysomelidae: Cassidinae ) que assegura às larvas cuidados maternais

Protecção dos ovos: Themos olfersii (Argidae)do Brasil

Na generalidade os ovos são deixados pelos progenitores, mas algumas espécies fazem protecção aos ovos ou às larvas


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Um pequeno número de insectos évíviparo. Os embriões desenvolvem-se no interior da fêmea que lhes fornece de alimento (Chrysomelidae - Brasil)


Desenvolvimento Hemimetábolo(Metamorfoses incompletas)

Os Insectos mais primitivos têm desenvolvimento directo (subclasse Apterygota) os juvenis são semelhantes aos adultos excepto em tamanho e maturidade sexualOvo juvenil adulto

A maioria dos insectos tem desenvolvimento hemimetábolo ou holometábolo


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Desenvolvimento Holometábolo(Metamorfoses completas)


Vantagens do desenvolvimento Holometábolo

Exploração de diferentes tipos de recursos alimentares durante o ciclo de vida; economia de energia já que cada estágio possuiu as estruturas estritamente necessárias e a crisálida pode permitir ao insecto superar períodos desfavoráveis em termos ambientais

Larvas: sistema digestivo bem desenvolvido incluindo armaduras bucais e corpo extensível; sistemas de defesa

Crisálida:camuflagem e defesa

Adulto: sistema reprodutor bem desenvolvido, asas coloridas para procurar e atrair parceiro e que facilitam a dispersão (migrações, por ex); sistema digestivo pouco desenvolvido –alguns nem sequer se alimentam nesta fase (utilizam reservas acumuladas), sistemas de defesa

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Uma das mais extraordinárias é a de uma espécie que armazena num compartimento no interior do abdómen uma mistura de hidroquinonas e peróxido de hidrogénio

Defesas Químicas

Quando alarmado abre uma válvula que permite à mistura entrar num compartimento externo

O compartimento externo contém enzimas que catalisam a conversão de H2O2 a H2O e O2 e a oxidação (exotérmica) das hidroquinonas em benzoquinonas

O Oxigénio propulsiona a benzoquinona ouvindo-se um pop.Harris, C.L. 1996 Concepts in Zoology. Harper Collins CollegePublishers, 891pp+appendices

Ácido fórmico nas formigas, por exemplo

Defesas Mecânicas e Químicas

Ovipositor modificado presente em obreiras e rainhas (abelhas)

Uma obreira morre cerca de 2 dias após ter usado o seu ferrão – pois todo o aparelho de veneno e algumas partes adjacentes são eliminados no processo.

Algumas espécies de vespas podem usar o ferrão mais do que uma vez

Ferrão de uma obreira de Apis mellifera

Dorit, R.L., W.F. Walker Jr, and R. D. Barnes 1991 Zoology, Saunders CollegePublishing, 1009+Appendices

Peças bucais de algumas espécies (soldados nas colónias de térmites e formigas)

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Camuflagem: disfarce através da cor, padrões, forma, cheiro, som, de modo a confundir-se com o ambiente e tornar mais difícil a sua detecção por predadores

Acanthodis aquilina

Homalopteryx laminata

Phyllium sp

O’Toole C. (ed.) 2002 The NewEncyclopedia of Insects and their Allies. Oxford University press, 240 pp.

Camuflagem

Megaphasma sp. macho e fêmea (México)

Circia sp. - MadagáscarMegaphasma sp. machoHabita o deserto do México


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Mimetismo: semelhança entre espécies de insectos e outras espécies que são usualmente perigosas pouco saborosas, tóxicas, etc ganhando com tal protecção ao serem confundidos

Várias espécies, potenciais presas, desenvolvem sinais anti-predador, como sendo não saborosas, tóxicas …(mimetismo Mulleriano)


Ex: Coloração Aposemática (de aviso)Riscas ou bandas pretas e brancas

Algumas larvas combinam cores vivas de aviso com longos espinhos que podem provocar feridas dolorosas


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Projecções posteriores fazem parecer que o insecto possui outra cabeça e está com as mandíbulas afastadas assemelhando-o com uma formiga (Heteronotus reticulatus)


Semelhança de uma espécie de traça (Felderolia canescens) com uma vespa; neste caso atéos movimentos do insecto são semelhantes - Mimetismo

Espécies comestíveis que ganham protecção por se assemelharem com outras que não são comestíveis para os predadores (mimetismo Batesiano)

Polyspilota aeruginosa (Mantidae): ninfas do primeiro instarAssemelham-se a formigas. Por vezes este mimetismo contínua no 2º instar e desaparece posteriormente dado o aumento de tamanho e aquisição de caracteres do adulto

Mimetismo

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Quando perturbadas as larvas de algumas espécies mostram grandes marcas de olhos e abanam a cabeça de um lado para o outro.

Este comportamento típico de cobras serve possivelmente para afastar predadores.

Outras parecem-se com excrementos de aves e fazem aparecer tentáculos se mesmo assim despertam o interesse a predadores

Mimetismo

Ordem Phthiraptera: 3150 espéciesDimensões: 0,5 – 11 mm de comprimento

Cosmopolitas; Ectoparasitas permanentes de mamíferos e aves

Sem asas, corpo achatado dorsoventralmente; alimentam-se de sangue, penas, pele,secreções da pele,…

Piolho púbico: Pthirus pubisImagem obtida com microscópio electrónico de varrimento – 80 x


Dorit, R.L., W.F. Walker Jr, and R. D. Barnes 1991 Zoology, Saunders College Publishing, 1009+Appendices

Piolho da cabeça: Pediculus humanus

Espécies Parasitas

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Ordem Siphonaptera: 180 espéciesDimensões: 1-9 mm de comprimento

Cosmopolitas, ectoparasitas de mamíferos e aves

Sem asas, corpo comprimido lateralmente; peças bucais picadoras e sugadoras (alimentando-se de sangue); adaptações para o salto

As larvas têm vida livre e só os adultos são parasitas


Pulex irritans: pulga do homem (têm preferência pelo sangue humano)

19 - uniramia e insectos

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