Hmyz: definice, rozmanitost, životní cyklus a význam pro ekosystémy

Hmyz má exoskelet (vnější kostru). Jejich kostra je tvořena tenkými, tvrdými kousky nebo destičkami, podobně jako brnění, z chitinu. Tyto kousky dohromady tvoří tvrdou vrstvu kolem hmyzího těla. Exoskelet chrání hmyz.

Tělo hmyzu se skládá ze tří hlavních částí: hlavy, hrudníku a břicha. Na hlavě má hmyz složené oči, dvě tykadla (hmat a čich) a ústa.

Na hrudi má hmyz křídla a nohy. Všechen hmyz má šest nohou (tři páry kloubních nohou) a obvykle čtyři křídla (dva páry).

Břicho je zadní část hmyzu. Uvnitř břicha se nachází žaludek, srdce a vylučovací soustava, kterou se z hmyzu odvádějí tělesné zbytky. V zadní části břicha mají včely také žihadlo.

Stejně jako se naše svaly spojují s kostmi, abychom mohli chodit a vstát, spojují se svaly hmyzu s exoskeletem, aby se mohl pohybovat a chodit. Svaly mají na vnitřní straně kostry.

Hmyz je studenokrevný, což znamená, že nemůže regulovat svou tělesnou teplotu. To znamená, že hmyz neumí přežít chlad, alespoň ne v otevřeném prostředí. V zimě se mnoho druhů hmyzu dostává do tzv. diapauzy, což je hmyzí obdoba hibernace. Některý hmyz, jako například švábi, nemůže přejít do diapauzy, a pokud se venku příliš ochladí, zahyne. Proto švábi rádi žijí v teplých domech.

Dýchací a oběhový systém

Hmyz dýchá bez plic. Existuje systém vnitřních trubiček a váčků, kterými plyny difundují nebo jsou aktivně čerpány. Vzduch je nasáván otvory po stranách břicha, které se nazývají spirakuly. Kyslík se do tkání, které ho potřebují, dostává průdušnicemi (prvek 8 na obrázku).

Mnoho larev hmyzu žije ve vodě. Mnohé z nich mají žábry, které mohou získávat kyslík rozpuštěný ve vodě. Jiné musí vystoupat na vodní hladinu, aby získaly vzduch, který mohou zadržovat nebo zachycovat ve zvláštních částech těla.

Dospělý hmyz spotřebovává při letu velké množství kyslíku. Potřebují ho pro letové svaly, nejaktivnější tkáň známou v biologii. Letové svaly spotřebovávají kyslík ve velké míře: Na každý kubický centimetr tkáně připadá 100 kubíků kyslíku za hodinu. Při tomto systému je největší průměr svalu, který by mohl mít (a přesto spotřebovávat kyslík touto rychlostí), asi 0,5 cm. Ani se speciálními dodatečnými úpravami nemůže být hmyz delší než asi 11 cm. Největší hmyzí těla jsou velká asi jako myš.

Některý hmyz používá také molekulu zvanou hemocanin, která plní stejnou funkci jako hemoglobin u obratlovců (ale méně účinně). Hmyzí oběhový systém nemá žíly ani tepny. Krev" se nazývá hemolymfa a pohybuje se v prostoru zvaném hemokel. Orgány jsou umístěny v hemokéle a jsou omývány hemolymfou. Srdce" je pouze jediná trubice, která pulzuje (stlačuje se).

Jak roste hmyz

Hmyz začíná svůj život jako vajíčko. Obvykle klade vajíčka samička (matka), ale několik druhů se rodí živě (vajíčka se vyvíjejí uvnitř matky). Vajíčka jsou malá, ale obvykle je lze vidět pouhým okem.

Ačkoli jsou dospělí jedinci větší, potřebují lupu nebo binokulární mikroskop, aby viděli detaily. Profesionální entomolog používá k určování hmyzu binokulární mikroskop a tištěnou příručku. Hmyzu je příliš mnoho na to, aby si ho někdo zapamatoval celý, a většina entomologů se specializuje pouze na jeden nebo dva řády.

Po vylíhnutí vajíček může dojít ke dvěma druhům vývoje. U některých druhů hmyzu dochází k tzv. neúplné metamorfóze. To znamená, že z vajíčka se vylíhne malý hmyz, tzv. nymfa, která vypadá téměř stejně jako dospělý hmyz. Jak nymfa roste, nemění se její vzhled, ale pouze to, jak je velká. Prochází několika stádii, kterým se říká "instary". Tímto způsobem rostou i kobylky.

U jiných druhů hmyzu dochází k úplné metamorfóze, což znamená, že malá larva, která se vylíhne z vajíčka, vypadá úplně jinak než dospělý hmyz. Hmyz, který má úplnou metamorfózu, obvykle vylézá z vajíčka jako larva, která obvykle vypadá jako červ. Larva přijímá potravu a zvětšuje se, až se promění v kuklu. Kukly motýlů (množné číslo pro kuklu) jsou často uvnitř kokonů. Uvnitř kokonu hmyz mění svůj vzhled a často mu narostou křídla. Když se kukla otevře, vyleze z ní dospělý hmyz. U mnoha druhů hmyzu dochází k úplné metamorfóze, například u brouků, motýlů a můr a much. Vývojové stádium dospělce se nazývá imago.

Původ hmyzu

Nejstarší známou fosilií hmyzu je devonský hmyz Rhyniognatha, který pochází z 396 milionů let staré rhynijskéčerně. Povrchově se mohl podobat dnešnímu stříbřitému hmyzu. Tento druh měl již čelisti typu, který je spojován s okřídleným hmyzem, což naznačuje, že se v této době již mohla vyvinout křídla. První hmyz se tedy mohl objevit již dříve, v období siluru.

Původ křídel

V roce 2008 objevili vědci podle jejich názoru nejstarší známý otisk celého těla primitivního létajícího hmyzu na světě, 300 milionů let starý exemplář z období karbonu.

Počátky letu hmyzu zůstávají nejasné, protože se zdá, že nejstarší známý okřídlený hmyz byl schopným letcem. Některý vyhynulý hmyz měl další pár křídel připojených k prvnímu segmentu hrudníku, celkem tři páry. Zdá se, že hmyz nebyl nijak zvlášť úspěšnou skupinou živočichů, než se u něj vyvinula křídla.

Řády hmyzu svrchního karbonu a spodního permu zahrnují jak žijící skupiny, tak řadu dnes již vyhynulých prvohorních skupin. V tomto období dosahovaly některé obří formy vážek rozpětí křídel 55 až 70 cm, takže byly mnohem větší než jakýkoli žijící hmyz.

Tento gigantismus mohl být způsoben vyšším obsahem kyslíku v atmosféře, což umožnilo zvýšit účinnost dýchání. Dalším faktorem mohl být nedostatek létajících obratlovců. Mnohé z prvních skupin vymřely během permsko-triasového vymírání, největšího masového vymírání v historii Země, přibližně před 252 miliony let.

Různé druhy hmyzu lze rozdělit do skupin, které se nazývají řády. Existuje mnoho řádů hmyzu. Největší hmyzí řády jsou uvedeny níže:

• Brouci (řád Coleoptera) mají přední pár křídel přeměněn v tvrdý krunýř, který chrání zadní křídla.
• Motýli a můry (řád Lepidoptera) mají velká, často barevná křídla.
• Mouchy (řád Diptera) mají pouze dvě křídla.
• Mravenci, včely a vosy (řád Hymenoptera) mají někdy žihadla a někdy žijí ve velkých koloniích (jako mraveniště).
• Praví brouci (řád Hemiptera) mají dlouhá a úzká ústa, podobná brčku na pití. Tento druh úst se nazývá zobák.
• Kobylky (řád Orthoptera) obvykle skáčou nohama. Živí se trávou a obilnými rostlinami.
• Odonaty, vážky a vážky jsou špičkovými predátory jiného hmyzu. Vodní nymfy i létající dospělci jsou masožraví.
• Phasmatodea, tyčinkovitý a listový hmyz, je řád, který je zcela založen na maskování. Patří sem nejdelší hmyz na světě, Chanův megastick.

Pavouci, štíři a podobní živočichové nejsou hmyz, ale pavoukovci. Pavoukovci jsou členovci, kteří mají čtyři páry nohou. Stonožky jsou také členovci, ale ne hmyz: patří do podřádu zvaného Myriapoda.

Tato taxonomie uvádí některé z nejznámějších skupin hmyzu.

• Archaeognatha (skákající štětinatci)
• Thysanura (stříbřitá rybka nebo štětinatec)
• Palaeoptera (hmyz, který nemůže ohýbat křídla nad břichem)
• Ephemeroptera (Májky)
• Odonata
• Anisoptera (vážky)
• Zygoptera (jepice)
• Neoptera (hmyz, který dokáže ohýbat křídla nad břichem)
• Exopterygota sensu stricto
• Caloneurodea (vyhynulý)
• Titanoptera (vyhynulý)
• Protorthoptera (vyhynulé)
• Plecoptera (kaménkové mouchy, asi 1700 druhů)
• Embioptera (pavoukovci, asi 300 druhů)
• Orthoptera (kobylky, cvrčci a sarančata)
• Zoraptera (jeden rod, asi 30 druhů, podobají se termitům)
• Dermaptera (ušní svinky)
• Dictyoptera
• Notoptera ~tentativní~
• Grylloblattidae (ledovcovití)
• Mantophasmatidae (objeveno v roce 2001, (gladiátoři)
• Phasmatodea (tyčkový hmyz, asi 2500 druhů) ~tentativní~
• Blattaria (švábi)
• Isoptera (termiti)
• Mantodea (mantidy)
• Parapneuroptera
• Psocoptera (knihomolové)
• Thysanoptera (třásněnky)
• Phthiraptera (vši)
• Hemiptera (praví brouci, 80 000 druhů)
• Endopterygota neboli holometabola (850 000 žijících druhů v jedenácti řádech)
• Hymenoptera (mravenci, včely, vosy, pilatky)
• Coleoptera (brouci)
• Strepsiptera (parazité, kteří většinou žijí uvnitř jiného hmyzu)
• Raphidioptera (užovky)
• Megaloptera
• Neuroptera (síťokřídlý hmyz, obsahuje například mravence)
• Mecoptera (štíři, mohou zahrnovat blechy)
• Siphonaptera (blechy)
• Diptera (pravé mouchy)
• Trichoptera (můrám podobné)
• Lepidoptera (můry a motýli)

Škůdci mohou být pro člověka škodliví různými způsoby. Někteří z nich jsou parazité, například vši a štěnice. Někteří z tohoto parazitického hmyzu mohou šířit nemoci, například komáři šířící malárii.

Jiný škodlivý hmyz lidem přímo neškodí. Termiti a někteří brouci se živí dřevem a někdy i budovami, například domy. Termiti však také pomáhají rozkládat stromy a větve, které padají na lesní půdu. Mnoho druhů hmyzu se živí zemědělskýmiprodukty (rostlinami určenými k jídlu lidem). Jedním z příkladů škodlivého hmyzu, který požírá rostliny v zemědělství, jsou kobylky.

Některé druhy hmyzu jsou pro nás užitečné. Včely vyrábějí med. Larvy některých můr vytvářejí hedvábí, které lidé používají k výrobě oděvů. V některých částech světa lidé hmyz skutečně jedí. Pojídání hmyzu jako potravy se nazývá entomofágie.

Mnoho včel a much opyluje rostliny. To znamená, že hmyz pomáhá rostlinám vytvářet semena tím, že přenáší pyl z jednoho květu na druhý. Některé druhy dobrého hmyzu se živí škůdci, například berušky (nebo berušky či berušky), které se živí mšicemi. Mnoho druhů hmyzu se živí mrtvými rostlinami a živočichy.

Pesticidy

Lidé často používají k hubení škodlivého hmyzu jedy zvané insekticidy. Insekticidy však ne vždy fungují. Někdy se škůdci stanou vůči insekticidům rezistentní, což znamená, že jim insekticidy již neškodí. Jak brouk bramborníček coloradský, tak můra diamantová jsou hmyz, který je vůči mnoha insekticidům rezistentní.

Insekticidy nezabíjejí pouze škůdce, ale někdy i mnoho užitečného hmyzu. Když je huben užitečný hmyz, například ten, který se živí škůdci, může se škůdce vrátit ve větším počtu než předtím, protože už není požírán užitečným hmyzem.