Stawonogi - Biologia na czasie 2 (ZR)

1.Stawonogi - ogólna charakterystyka typu

Najliczniejszy typ zwierząt (opisano ponad 1,3 mln gatunków), który opanował niemal wszystkie środowiska; należą do niego m.in. skorupiaki, pajęczaki i owady. Są to zwierzęta trójwarstwowe o symetrii dwubocznej. Ich jamą ciała jest miksocel - powstały z połączenia jamy pierwotnej z jamą wtórną i wypełniony hemolimfą.

2.Tagmy i metameria heteronomiczna

Ciało stawonogów jest podzielone na segmenty, których zespoły tworzą wyraźnie wyodrębnione odcinki - tagmy (np. głowa, tułów, odwłok). Taki typ metamerii, w którym segmenty różnią się i łączą w odcinki, to metameria heteronomiczna. Odnóża są zbudowane z członów połączonych stawami (stąd nazwa typu), co pozwala na precyzyjne ruchy.

3.Pokrycie ciała i mięśnie stawonogów

Stawonogi nie mają wora powłokowo-mięśniowego. Ich ciało pokrywa chitynowy oskórek (kutykula) wytwarzany przez leżący pod nim jednowarstwowy nabłonek (hipodermę). Mięśnie nie tworzą regularnej warstwy, lecz dzielą się na grupy o określonych funkcjach; w odróżnieniu od mięśni większości bezkręgowców są zbudowane z tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej.

4.Chitynowy oskórek (kutykula) - funkcje i linienie

Oskórek chroni przed utratą wody, urazami mechanicznymi i działaniem wielu substancji chemicznych. Pełni funkcję szkieletu zewnętrznego, bo jest miejscem przyczepu mięśni (u skorupiaków jest wysycony solami wapnia). Ponieważ oskórek nie rośnie razem ze zwierzęciem, musi być okresowo zrzucany w procesie linienia.

5.Skorupiaki - cechy charakterystyczne

Ciało z trzech tagm: głowy, tułowia i odwłoka; u części skorupiaków głowa i tułów zlewają się w głowotułów, najczęściej pokryty karapaksem - fałdem oskórka wysyconym solami wapnia, pełniącym funkcje ochronne. Mają dwie pary czułków i zwykle pięć par odnóży krocznych.

6.Rodzaje odnóży skorupiaków (na przykładzie homara)

Odnóża gębowe (trzy pary) służą do pobierania pokarmu. Odnóża tułowiowe (osiem par) to trzy pary szczękonóży, również do pobierania pokarmu, i pięć par odnóży krocznych o funkcji lokomotorycznej (pierwsza para tworzy szczypce o funkcji chwytnej). Odnóża odwłokowe (sześć par) pełnią funkcje rozrodcze i wspomagają oddychanie oraz ruch; płetwa umożliwia pływanie, a czułki są narządami zmysłów.

7.Pajęczaki - cechy charakterystyczne i odnóża

Ciało z dwóch tagm: głowotułowia i odwłoka; brak czułków. Na głowotułowiu są dwie pary przysadek gębowych - szczękoczułki (do ataku i obrony) oraz nogogłaszczki (funkcja głównie chwytna i czuciowa) - i cztery pary odnóży krocznych. Odnóża odwłokowe nie występują lub są przekształcone w kądziołki przędne wytwarzające nić pajęczą.

8.Owady - cechy charakterystyczne i odnóża

Ciało z trzech tagm: głowy, tułowia i odwłoka; jedna para czułków, a u większości także skrzydła. Mają trzy pary odnóży gębowych i trzy pary odnóży krocznych na tułowiu; odnóża odwłokowe nie występują. Największym modyfikacjom uległy odnóża gębowe (przekształcone w aparaty gębowe) i odnóża tułowiowe.

9.Aparat gębowy typu gryzącego i gryząco-liżącego

Pierwotnym aparatem gębowym owadów jest aparat gryzący, zbudowany z pary żuwaczek i dwóch par szczęk; umożliwia pobieranie pokarmu stałego (np. szarańczaki). Inne typy powstały z tych samych, silnie przekształconych elementów. Aparat gryząco-liżący (np. pszczoły) pozwala rozdrabniać pyłek, urabiać wosk i wysysać płynny pokarm, np. nektar.

10.Aparat gębowy typu liżącego, kłująco-ssącego i ssącego

Aparat liżący (np. mucha domowa) umożliwia zlizywanie pokarmu płynnego lub rozpuszczonego enzymami trawiennymi. Aparat kłująco-ssący (np. komary) pozwala przebić powłoki ciała, a potem pobierać soki roślin lub płyny ciała zwierząt. Aparat ssący (motyle) umożliwia wysysanie nektaru kwiatów.

11.Odnóża kroczne, chwytne i skoczne owadów

Odnóża kroczne są pierwotnym typem odnóży i umożliwiają ruch kroczny, w tym bieganie (u biegaczowatych wszystkie odnóża tułowiowe są kroczne). Odnóża chwytne przypominają szczypce, mają liczne kolce i służą do chwytania ofiary (np. modliszki). Odnóża skoczne są długie i silnie umięśnione, umożliwiają skoki na duże odległości (np. pasikoniki).

12.Odnóża grzebne, pływne i czepne owadów

Odnóża grzebne są grube, spłaszczone, podobne do łopatek i służą do drążenia korytarzy w glebie (np. turkuć podjadek). Odnóża pływne są spłaszczone, w kształcie wioseł (np. pływak żółtobrzeżek). Odnóża czepne mają wyrostek i ruchomy pazurek, dzięki czemu owad utrzymuje się na włosach lub sierści (np. wesz ludzka).

13.Poruszanie się stawonogów wodnych i lądowych

W wodzie: planktonowe skorupiaki pływają ruchami wiosłowymi (u rozwielitek wiosłami są czułki drugiej pary), krewetki kroczą po dnie odnóżami tułowiowymi lub pływają dzięki płetwie na odwłoku, a nartniki wykorzystują napięcie powierzchniowe wody (ruch ślizgowy). Na lądzie: biegacz złocisty szybko biega na odnóżach krocznych, konik brunatny skacze dzięki odnóżom skocznym, a większość owadów aktywnie lata.

14.Skrzydła owadów

Skrzydła to wytwory powłoki ciała znajdujące się na tułowiu. Ważki, pszczoły i motyle mają dwie pary skrzydeł błoniastych. Komary i muchy mają jedną parę błoniastych skrzydeł, a druga para przekształciła się w przezmianki - narządy równowagi. U chrząszczy pierwsza para tworzy pokrywy o funkcji ochronnej, a druga, błoniasta, umożliwia lot.

15.Budowa układu pokarmowego stawonogów

Przewód pokarmowy składa się z jelita przedniego, środkowego i tylnego; pierwszy i ostatni odcinek wyściela chitynowy oskórek. W jelicie przednim są zwykle jama gębowa, gardziel i przełyk, a czasem także wole i żołądek. Przy otworze gębowym leżą odnóża gębowe, a do układu należą też gruczoły wytwarzające enzymy trawienne.

16.Żołądek żujący i trawienie u skorupiaków

Skorupiaki mają żołądek żujący: jego przednia część jest wysłana chitynowymi listewkami rozcierającymi pokarm, a tylna często ma szczeliny filtrujące. Enzymatyczne trawienie zachodzi w jelicie środkowym, do którego otwiera się gruczoł wątrobowo-trzustkowy.

17.Trawienie pozajelitowe u pająków

Pajęczaki mają silnie umięśnioną gardziel działającą jak pompa ssąca. Pająki wprowadzają do ciała ofiary wydzielinę gruczołów ślinowych i jadowych, która zamienia je w płynną masę (wstępne trawienie poza przewodem pokarmowym). Masę tę zasysają gardzielą, a dalszy rozkład i wchłanianie zachodzą w jelicie środkowym, do którego uchodzą enzymy gruczołu wątrobowo-trzustkowego.

18.Trawienie u owadów

U owadów pokarm rozkładają enzymy wytwarzane przez gruczoły ślinowe, które otwierają się do gardzieli. Gruczoły te mogą pełnić też inne funkcje, np. u gąsienic motyli są gruczołami przędnymi wytwarzającymi nici do budowy kokonu. Zwykle występuje wole, w którym pokarm jest magazynowany i wstępnie trawiony.

19.Narządy wymiany gazowej stawonogów

Oskórek jest nieprzepuszczalny dla gazów, dlatego stawonogi wykształciły narządy wymiany gazowej: skrzela (u większości skorupiaków), płucotchawki (u niektórych pajęczaków) i tchawki (u owadów i części pajęczaków). Larwy niektórych owadów, np. ważek, mają skrzelotchawki - wyrostki z gęstą siecią zamkniętych tchawek, do których tlen dyfunduje z wody.

20.Skrzela stawonogów

Cienkościenne, silnie ukrwione wyrostki na tułowiu, odnóżach lub odwłoku. Wyróżnia się skrzela zewnętrzne (np. u rozwielitki) i skrzela wewnętrzne, leżące w komorach skrzelowych osłoniętych bocznymi częściami pancerza (np. u raka). Skrzela współpracują z układem krwionośnym, który rozprowadza gazy oddechowe.

21.Płucotchawki - budowa i działanie

Komory w odwłoku zawierające cienkie, równolegle ułożone blaszki płucne, do których powietrze dociera przez przetchlinki. Hemolimfa napływa z jamy ciała do wnętrza blaszek; tam tlen dyfunduje z powietrza do hemolimfy, a dwutlenek węgla w przeciwnym kierunku. Utlenowana hemolimfa wpływa ostiami do serca i jest rozprowadzana po ciele.

22.Tchawki owadów i tracheole

Silnie rozgałęzione rurki z chityny, do których powietrze wnika przez parzyste przetchlinki po bokach ciała. Najcieńsze rozgałęzienia - tracheole - doprowadzają tlen bezpośrednio do każdej komórki, a ich zakończenia wypełnia płyn ułatwiający dyfuzję gazów. Przy narządach zużywających dużo tlenu tchawki tworzą worki powietrzne. Wymiana i transport gazów zachodzą bez udziału układu krwionośnego.

23.Wymiana gazowa i transport gazów u skorupiaków

Hemolimfa dopływa do skrzeli naczyniami doprowadzającymi. Przez cienkie ściany skrzeli tlen dyfunduje z wody do hemolimfy, a dwutlenek węgla w przeciwnym kierunku. Bogata w tlen hemolimfa płynie naczyniami odprowadzającymi do worka osierdziowego i serca, które rozprowadza ją po ciele.

24.Układ krwionośny stawonogów

Otwarty: hemolimfa wylewa się z naczyń do jamy ciała, a jej przepływ zapewniają rytmiczne skurcze serca leżącego po grzbietowej stronie ciała. Do serca hemolimfa jest zasysana przez otwory w jego ścianach - ostia. U owadów hemolimfa nie ma barwników oddechowych (tlen niosą tchawki) i transportuje głównie substancje pokarmowe oraz hormony; u innych stawonogów zawiera niebieską hemocyjaninę lub czerwoną hemoglobinę.

25.Układ nerwowy stawonogów

Najprostszy składa się ze zwoju nadprzełykowego i podprzełykowego oraz obrączki okołoprzełykowej. Od zwoju podprzełykowego biegną dwa pnie, które u większości gatunków zlewają się w brzuszny łańcuszek nerwowy ze zwojami segmentalnymi, połączonymi zwykle spoidłami poprzecznymi. U owadów zwój nadprzełykowy łączy się z kilkoma pierwszymi zwojami segmentalnymi w mózg.

26.Oczy proste i oczy złożone

Fotoreceptorami stawonogów są oczy proste, reagujące na natężenie światła, oraz oczy złożone, wytwarzające obraz. W skład oka złożonego wchodzi od kilku do nawet 30 tys. ommatidiów - jednakowych elementów z aparatem optycznym oraz komórkami receptorowymi i barwnikowymi. Powstaje obraz mozaikowy; oko odróżnia kolory i kształty, jest wrażliwe na ruch i szybko reaguje na bodźce.

27.Chemoreceptory i mechanoreceptory stawonogów

Chemoreceptory (narządy smaku i węchu) leżą głównie na czułkach i odnóżach przy otworze gębowym; czułki samców motyli nocnych wychwytują feromony płciowe samic, a receptory na pierwszej parze odnóży kleszczy wykrywają żywiciela. Mechanoreceptory, np. włoski czuciowe, reagują na dotyk i ciśnienie wody lub powietrza; należą do nich też narządy tympanalne (słuch, zwykle na odnóżach) i statocysty (równowaga).

28.Narządy wydalnicze stawonogów

U części stawonogów są to przekształcone metanefrydia (pęcherzyk i kanał wydalniczy z otworem): u skorupiaków gruczoły czułkowe lub szczękowe, a u większości pajęczaków gruczoły biodrowe. Owady i niektóre pajęczaki mają cewki Malpighiego - ślepo zakończone uwypuklenia przewodu pokarmowego na granicy jelita środkowego i tylnego, które zbierają zbędne produkty z jamy ciała i przekazują je do jelita.

29.Produkty wydalania stawonogów wodnych i lądowych

Stawonogi wodne wydalają głównie amoniak. Formy lądowe, które muszą oszczędzać wodę, wydalają związki mniej toksyczne i niewymagające rozcieńczenia, np. kwas moczowy - owady należą do zwierząt urykotelicznych, wydalających kwas moczowy w postaci gęstej zawiesiny lub kryształów.

30.Partenogeneza i heterogonia u stawonogów

Stawonogi rozmnażają się płciowo, ale niektóre (np. mszyce) także partenogenetycznie - z jaj rozwijających się bez zapłodnienia. Heterogonia (np. u rozwielitek) polega na następowaniu po sobie pokoleń rozmnażających się dwupłciowo (z udziałem samca i samicy) i pokoleń partenogenetycznych (tylko samice).

31.Rozmnażanie płciowe stawonogów i pokładełko

Stawonogi są z reguły rozdzielnopłciowe; często występuje dymorfizm płciowy, np. samice są większe od samców (modliszki). Od gonad odchodzą przewody zakończone otworami płciowymi lub narządem kopulacyjnym; najczęściej zachodzi zapłodnienie wewnętrzne. Samice wielu owadów mają pokładełko - rurkowaty narząd do składania jaj w glebie, pod korą lub w ciele innych zwierząt, co chroni jaja i zapewnia larwom pokarm.

32.Rozwój prosty i rozwój złożony stawonogów

W rozwoju prostym z jaj wylęgają się osobniki podobne do dorosłych. W rozwoju złożonym występuje larwa, a u wielu owadów także przeobrażenie (metamorfoza): niezupełne, gdy nie ma stadium poczwarki, lub zupełne, gdy poczwarka występuje. Rozwój prosty mają pajęczaki i niektóre skorupiaki, a złożony owady i niektóre skorupiaki.

33.Rozwój z przeobrażeniem niezupełnym

Występują dwa podobne stadia: larwa i postać dorosła (imago). Imago składa jaja, z których wykluwa się larwa różniąca się od dorosłego wielkością, proporcjami ciała, niedojrzałymi narządami rozrodczymi i brakiem skrzydeł. Z każdym linieniem (od kilku do kilkunastu) larwa coraz bardziej przypomina imago. Przykłady: ważki i prostoskrzydłe, np. konik polny.

34.Rozwój z przeobrażeniem zupełnym

Występują trzy stadia: larwa, poczwarka i imago. Larwa wyraźnie różni się od dorosłego wyglądem, trybem życia i pokarmem; kilkakrotnie linieje, aż przekształci się w poczwarkę, w której następuje przebudowa wszystkich układów narządów. Potem powłoki poczwarki pękają i wychodzi dorosły owad zdolny do rozrodu. Przykłady: chrząszcze i motyle, np. niepylak apollo.

35.Przedstawiciele skorupiaków: kryle, pąkle, kraby

Kryle masowo żyją w oceanach, odżywiają się fitoplanktonem i są kluczowym ogniwem sieci pokarmowych. Pąkle są osiadłe, mają niewyraźną segmentację, zredukowane głowę i odwłok, a odnóża kroczne przekształcone w wąsy do odcedzania pokarmu. Kraby mają zredukowany, podwinięty odwłok; mogą okresowo przebywać na lądzie, bo ich skrzela ukryte pod pancerzem wysychają powoli.

36.Przedstawiciele pajęczaków: kleszcze, pająki, skorpiony

Kleszcze to pasożyty zewnętrzne o zrośniętym głowotułowiu i odwłoku; ich szczękoczułki tworzą aparat kłująco-ssący, którym przebijają skórę i piją krew żywiciela. Pająki są zwykle drapieżne, mają gruczoły jadowe w szczękoczułkach, nogogłaszczki chwytne i dotykowe oraz kądziołki przędne na odwłoku. Skorpiony żyją w klimacie gorącym i suchym, mają nogogłaszczki zakończone szczypcami i gruczoł jadowy na końcu dwuczęściowego odwłoka.

37.Przedstawiciele owadów: ważki, motyle, pluskwiaki

Ważki to drapieżniki o rozłożystych, błoniastych skrzydłach, gryzącym aparacie gębowym i dużych oczach złożonych. Motyle mają aparat ssący i dwie pary dużych, błoniastych skrzydeł pokrytych drobnymi łuskami. Pluskwiaki (roślinożerne, drapieżne lub pasożyty) mają aparat kłująco-ssący, a ich skrzydła są całe błoniaste albo część pierwszej pary tworzy skórzaste pokrywy.

38.Przedstawiciele owadów: muchówki, błonkoskrzydłe, chrząszcze

Muchówki mają najczęściej aparat liżący, kłująco-ssący lub gryzący, przezmianki zamiast drugiej pary skrzydeł i przyssawki lub przylgi na odnóżach. Błonkoskrzydłe mają zwykle aparat gryząco-liżący i błoniaste skrzydła (pierwsza para większa); niektóre, np. pszczoły, tworzą złożone struktury społeczne. Chrząszcze to najbogatsza w gatunki grupa owadów, z gryzącym aparatem gębowym i pierwszą parą skrzydeł w postaci grubych pokryw.

39.Znaczenie stawonogów w przyrodzie

Są ważnym elementem sieci troficznych - jako konsumenci i baza pokarmowa, np. kryl antarktyczny je fitoplankton i jest pokarmem płetwala błękitnego. Owady zapylają rośliny: pszczoły zapylają ponad 70% gatunków roślin owadopylnych. Niektóre owady rozkładają martwą materię organiczną, np. żuk gnojowy żywi się odchodami, przyspieszając procesy glebotwórcze i obieg materii.

40.Znaczenie stawonogów dla człowieka

Pozytywne: jadalne skorupiaki i miód pszczoły miodnej w przemyśle spożywczym, jedwabniki dające nici do produkcji jedwabiu naturalnego. Negatywne: szkodniki upraw (szarańcza wędrowna niszczy głównie zboża), gatunki jadowite, zwłaszcza pajęczaki (np. wałęsak brazylijski), roztocze kurzu domowego wywołujące alergie oraz niszczenie żywności i przedmiotów (kołatek wrężyk niszczy meble).