składanie tylnych skrzydeł to przełom w ewolucji owadów

Zoologia 5.
WIJE I OWADY
Jerzy Dzik
Instytut Paleobiologii PAN
Instytut Zoologii UW
Warszawa 2015
Ant I
oczy słupkowe
ATELOCERATA
Md
UTRATA
drugiej pary anten
Euthycarcinida
wtórny
staw
pars incisiva
pars
molaris
mandibulae Diplopoda Thysanura Crustacea
jedna para czułków (węch), zanik Ant II;
żuwaczki bez głaszczek
osobna regulacja rozwoju segmentacji
grzbietowej i brzusznej pierwotna dla wijów
pierwszy
euthycarcinid
Fuxianhuia
530 mln lat
filogeneza molekularna niezgodna z paleontologiczną
furca
telson
MYRIAPODA
WIJE
"Polydesmus"
roślinożerne
Diplopoda
collum (Mx II)
Glomeris
segment Mx II z osobnym tergitem
(collum) – głowa jak u trylobitów
trzy segmenty z parą odnóży,
pozostałe podwójne
zwapniała kutikula; oczy złożone
– po wodnych przodkach
"Iulus"
symetryczna fala pobudzenia
embrion
MYRIAPODA
wij drewniak
Lithobius
WIJE
drapieżne
Chilopoda
Scutigera
uwstecznienie odnóży gębowych
krótszy
segment
pierwsza para tułowiowych zmieniona
w kolce jadowe – trawienie na zewnątrz
pierwotnie oczy złożone, ustalona liczba
segmentów i naprzemienny układ tergitów
wtórne zwiększenie liczby
i podobieństwa segmentów
ewolucja ku uproszczeniu
Scolopendra
Geophilus
APTERYGOTA
WIJE
sześcionogie?
sześcionoga larwa
Diplopoda
Collembola
Tetrodontophora bielanensis (Waga, 1842)
= Achorutes bielanensis A. Waga, 1842
bocznie spłaszczony
Sminthurus
aparat skoczny z pary odnóży odwłoka
zaczepianych o brzuszny wyrostek
podobieństwa molekularne do owadów
wyrostek
3. segmentu
Podura
sześcionogie larwy wijów sugerują ich związek z owadami
odnóża
4. segmentu
odwłoka
palpus
maxillaris
APTERYGOTA
OWADY
bezskrzydłe
rybik Lepisma
cercus
Thysanura
trachea
jądro
komórkowe
filum terminale
Blatta
Apis
tchawki owadów
Machilis
chitynowe
wzmocnienie
segment Mx II larwy z osobnym tergitem
tracheolae
długie filum terminale i cerci
hemocjanina zanika u owadów – tchawki
swoiste dla owadów są zapasowe białka heksameryny
pokrewieństwa heksameryn
larwa (nimfa)
INSECTA
JĘTKI
imago
(stadium dorosłe)
skrzydlata larwa
Potamanthus
Ephemeroptera
larwa
Prosopistoma
Protereisma
280 mln lat
jedyne owady do dziś liniejące w
stadium skrzydlatym – imago rozrodcze
imago
ruchy skrzydeł tylko poprzeczne
larwy wodne; imagines nie odżywiają się
ryjąca larwa
główne funkcje życiowe w stadium larwalnym
Hexagenia
INSECTA
WAŻKI
drapieżne
świtezianka
Calopteryx
Libellula
Odonata
samiec
maska larwy
larwa
larwa
samca
larwy wodne (niezależnie od jętek)
dodatkowe urządzenia płciowe;
utraciły pokładełko
samica
ruchy skrzydeł tylko poprzeczne
równowaga ról larw i imago
łątka Coenagrion
samiec
skrzydła
karaczana
INSECTA
SKRZYDŁA
wzdłuż ciała
Blattida & Mantida
część analna
młode Mantis
wyklute z kokonu
podłużne
składanie
karaluch
prusak Blattella Blatta
pakiet
z jajami
chwytne
odnóża
podgięte nasady tylnych skrzydeł
skryte życie, rzadko latają
kokony jajowe
modliszka Mantis
Santanamantis
125 mln lat
składanie tylnych skrzydeł to przełom w ewolucji owadów
INSECTA
TERMITY
termitiery
hodowców
grzybów
owady społeczne
Isoptera
wyrój termitów
pojedyncze jaja
lot i skrzydła tylko na czas godów
polimorfizm, choć diploidalne
symbionty jelitowe trawią celulozę
stepowe hodują grzyby
zachowania społeczne dla zaszczepiania symbiontów
"kompasowe" termitiery
INSECTA
WIDELNICE
i skorki
larwa
imago
Plecoptera & Dermaptera
widelnica
Perla
larwy widelnic wtórnie wodne;
imago krótkożyjące
składanie tylnych skrzydeł skorków
"w kostkę" pod pokrywami; cęgi z cerci
relikty dawnej różnorodności
skorek Forficula
cerci
skorek Microdiplatys 150 mln lat
krótkie czułki
INSECTA
SKOCZNOŚĆ
i mimikra
szarańcza Locusta
Orthoptera & Phasmatodea
długie czułki
przednie skrzydła skórzaste
otwarte życie dzięki maskowaniu
pasikonik Tettigonia
i/lub skocznym odnóżom
Phyllium
pierwotny Phasmatodea
Timema
imitują patyki lub liście
patyczak
Carausius
INSECTA
Ant
PLUSKWIAKI
równoskrzydłe
Mx
głowa gryzka
Psocus
clyp
Md
lab
clyp
Mx
lab
cykady
Cicada
Homoptera
ssąca kłujka
synchroniczność rozwoju cykad
przeciw drapieżnikom
amerykańska cykada
Magicicada
larwa
u mszyc partenogeneza
dla przyspieszenia inwazji
samica
tarcznika
Lepidosaphes
filoksera
Dactulosphaira
larwa Macrosiphum
skrajny oportunizm ekologiczny
galas
mszycy świerkowej
Sacchiphantes
czerwiec
Porphyrophora
INSECTA
PLUSKWIAKI
"wesz dinozaurów"
Saurodectes
140 mln lat
wesz
Pediculus
różnoskrzydłe i wszy
Heteroptera & Anoplura
pluskwa
Cimex
pluskolec
Notonecta
przednie skrzydła częściowo skórzaste
wonne wydzieliny
kłujka też do drapieżnictwa
płoszczyca
Nepa
kowal Pyrrhocoris
odżywia się sokiem roślin
pasożyty ssaków bezskrzydłe
INSECTA
Ascalaphus
POCZWARKA
wynalazkiem siatkoskrzydłych
Neuroptera
koncentracja przeobrażenia w nieruchawym
ostatnim stadium wylinkowym – poczwarce
zwinne drapieżne larwy
mrówkolew
Myrmeleon
kokon
poczwarki
larwa
jaja
larwa
złotook
Chrysopa
imago
początek całkowicie rozbieżnej ewolucji stadiów rozwojowych
reliktowe Cupedidae Tenomerga
larwa
Micromalthus
COLEOPTERA
RÓŻNORODNOŚĆ
przystosowań
Polyphaga
samiec
świetlik
Lampyris
biedronka Coccinella
samica
przednie skrzydła zmienione w pokrywy
tylne znacznie dłuższe – składane
pierwotnie larwy w butwiejącym drewnie
najbogatszy w gatunki rząd owadów
kusak Staphylinus
biegacz Carabus
COLEOPTERA
CHRZĄSZCZE
larwa
drapieżne
Adephaga
larwa
"czterooki"
krętak Gyrinus
specyficzna nasada tylnych nóg
imago
pierwotnie wodne
lądowe szybko biegają i latają
– rewersja ewolucji
niektóre biegacze bez tylnych skrzydeł
larwa
pływak
Dytiscus
INSECTA
GĄSIENICE
larwa
wynalazkiem wojsiłek
samiec
Mecoptera & Siphonaptera
larwa z miękkim odwłokiem
– gąsienica w gnijącej ściółce
Panorpa
dorosłe bezskrzydłe pchły
odżywiają się krwią
pchła Pulex
imago
larwa
Ctenocephalides
"pchła dinozaurów"
Tarwinia 130 mln lat
ewolucyjny powrót do stanu "pratchawców"
Permopanorpa
380 mln lat
INSECTA
CHRUŚCIKI
wtórnie wodne larwy
larwa w domku
Trichoptera
ewolucja domków
chruścików
jedwabny domek
Philopotamus
imago
chruścik
Limnophilus
włoski na skrzydłach (homologi łusek motyli)
wodne drapieżne larwy
pierwotne formują jedwabne domki na kamieniach;
inne sklejają domki z detrytusu
larwy wodne wtórnie
domek chruścika
sprzed 135 mln lat
INSECTA
MOTYLKI
gryzące
Lepidoptera
skrzydła pokryte łuskami
funkcjonalne Md u pierwotnych
– imago je pyłek, larwy detrytus
po chruścikach larwy
odziedziczyły gruczoły jedwabne
reliktowe; żerują na reliktowych roślinach
Micropterigidae
Micropterix
Micropterigidae
Daiopterix
145 mln lat
INSECTA
MOTYLKI
minująca
gąsienica
minujące i mole
Lepidoptera
pierwotny
motyl
Eriocrania
imago
ssawka
u pierwotnych larwy minujące;
larwa i poczwarka gryzące
mól Tineola
gąsienica
imago odtąd tylko do rozrodu
imago
INSECTA
ĆMY
nocne z powodu ptaków
Lepidoptera
zawisak
Sphingidae
ssawka
frenulum
długa ssąca trąbka z Mx
skrzydła połączone frenulum
kraśnik Zygaena
wydziela
cyjanowodór
gąsienice wydzielają toksyny
przeziernik
Sesia
jeśli imago dzienne – barwy ostrzegawcze lub mimikra
INSECTA
MOTYLE DZIENNE
przez nietoperze
Lepidoptera
osmectarium
osmectarium
paź Papilio
utrata frenulum
"czworonożność"
pierwotne nocne ale
chodzą na czterech odnóżach
pośrednie mają frenulum
australijski Euschemon
choć są dzienne i
z frenulum
z buławkowatymi czułkami
nocna Macrosoma
chodzi na czterech odnóżach
u larw paziów wonne wynicowywane osmectarium
INSECTA
UBARWIENIE
model gradientu dwu czynników
określających
kształt i układ plam
morfogeneza
Lepidoptera
ekspresja Distal-less
w poczwarce
ubarwienie odstraszające
barwy – ciepłe pigment, zimne strukturalne
pigmenty – melanina i pterydyny
regulacja przez geny homeotyczne
łuski ćmy
motyla
DIPTERA
MUCHÓWKI
długoczułkowe
samica
galas
bukowy
larwa
poczwarka
Nematocera
samiec
komar Culex
halteres
Mikiola
Cecidomyidae
tylne skrzydła – żyroskopowe halteres;
tylko płynny pokarm
ochotka
Chironomus
larwy beznogie (tylko pierwotne z głową)
rozmnażanie w stadium larwy
umożliwia niektórym szybką inwazję
dominacja węchu nad wzrokiem
larwa
krótkie
czułki
DIPTERA
MUCHÓWKI
krótkoczułkowe
Brachycera
mucha Musca
larwa
dominacja wzroku nad węchem
– krótkie czułki ale duże oczy
larwa
dostarczają do obróbki w mózgu
szczegółowy obraz
larwa
poczwarka
mucha tse-tse Glossina
rodzi jedną larwę tuż przed
jej przepoczwarzeniem
mucha mięsna Sarcophaga
rodzi młode larwy
DIPTERA
TANIEC
gatunki muszki owocowej Drosophila
mogą różnić się tylko behawiorem
godowy
Brachycera
chromosomalna determinacja płci
wyzwala dymorfizm
komunikacja wzrokowa i złożony
mózg umożliwia popisy
Prosphyrocephala
45 mln lat
złożone zachowania godowe
sprzyjają specjacji
dymorfizm
nie rozwinęły zachowań społecznych
pilarz
Tenthredo
gąsienica
szeroka
nasada
odwłoka
INSECTA
BŁONKÓWKI
ewolucja
Hymenoptera
pierwotne składają jaja w kwiatach
iglastych; galasówki w tkankach roślin
pokładełko
gąsienicznik
Rhyssa
larwy gąsieniczników składane w
owadach żerujących w roślinach
żądłówki paraliżują gąsienice,
którymi żywią larwy
galasówka dębowa
Cynips
los larwy zależny od imago
wąska nasada
odwłoka
larwy baryłkarza
Apanteles
na gąsienicy
osa społeczna
Paravespula
INSECTA
BŁONKÓWKI
społeczne
Hymenoptera
pszczoła Apis
u żądłówek tylko imago eksploatuje zasoby
osy i pszczoły pierwotnie samotne; budują ziemne gniazda
pszczoły odżywiają larwy pyłkiem i nektarem zamiast mięsa
społeczne błonkówki powstawały wielokrotnie
Crabronidae Pison
komórka z błota na sparaliżowane pająki
bez związku z haplodiploidalną determinacją płci
samotna osa Crabro
pokrewna pszczołom
INSECTA
KASTY
mrówek
Hymenoptera
kasty mrówki wojownicy
Eciton
duże manipulacyjne żuwaczki i wąska
nasada odwłoka (ułatwia obronę)
mrówka
Myrmica
pierwotnie larwy jedzą pełzając po dnie
gniazda, zwykle czekają na karmienie
osa Sierolomorpha
pokrewna mrówkom
mrówka
Ponera
najważniejsza grupa zwierząt leśnych
larwa
kokon
z poczwarką