第一章昆虫形态学

第一章昆虫的外部形态第一节昆虫纲的特征一、体躯的分节和分段昆虫的身体是由一系列的体节（Somite）所组成。这些体节分别集合为三个体段，分别是头、胸和腹。组成头的体节已经愈合不能分了，而每个体节上的附肢（Appendage）则特化形成口器和触角。胸部三个体节分为前、中、后胸，这三节紧密相连，不能自由活动。每节各具一对附肢——足；腹部11节，其附肢大部分已退化，并且依不同类群保留了一些附肢。二、体面和骨化区昆虫的整个身体或每一个体节大体呈圆筒形，以肢基节为准，其上面为背面，下面为腹面，两侧着生肢基节的为侧面。成虫的体壁大多硬化，称为骨化（Sclerotization）。体壁的骨化不仅可以起到保护的作用，支撑身体，而且着生肌肉，是重要的运动机械。每个体节的骨化区为：背面的叫背板（Tergum），腹面的叫腹板(Sternum)，两侧的叫侧板(Pleuron)。这些骨板上常被褶和膜分割为许多块，相应的叫作背片(Tergite)、腹片(Sternite)和侧片(Pleurite)。为了增强骨板的强度，同时也为了着生肌肉，在骨板上发生了一些皱褶，在表面上留下的褶叫沟(Suleus)。沟下的陷入叫内脊(Ridge)，向下伸达较长或分叉的叫作内突（Apodeme）。这些Ridge和Apodeme构成内骨骼（Endoskeleton）。缝(Suture)是由两块骨片相接而留下的分界线。在昆虫中可能仅“外咽缝和后颊缝”两条，但也不是真正的缝。三、分节方式相邻的体节之间形成环状的凹褶（节间褶），可扭曲和伸缩身体，是与胚胎中的分节方式相一致，这种叫初生分节，其节叫初生节（PrimarySegment）.因体壁骨化而产生的分节方式叫后生分节，其节叫后生节（SeconderySegment）,其以节间膜作为相邻体节的分界。在后生节中，包含初生节中的节间褶，但节间褶已经骨化形成一条沟。在背板中，该沟叫前脊沟，内方叫前内脊，沟前骨片叫端背片（Acrotergiye），沟后叫主背片。端背片往往仅仅是一个窄条。腹面相对应的为端腹片和主腹片。在初生分节的体节上，其肌肉着生在节间褶上，当肌肉收缩时，整个体节向内收缩变短；在后生分节中，由于体壁已经强烈骨化，无法缩短，当肌肉收缩时，将节间褶特化而形成的前脊沟前的膜质部分向后拉，后节套入前届中，肌肉着生在前内脊上。四、昆虫的附肢（Appendage）节肢动物的名称是由其具有分节的附肢而来。原始的附肢是用于行走。在胚胎中，除头前叶和尾节外，均具有一对，但在发育过程中，一些消失了。在进化中，一些移作它用，例如触角、口器、生殖器等等。它们虽然同源，但不同功。因而形状差异极大。附肢是身体附器的一部分，很多附器不是附肢，例如：口器中的上唇、翅、复眼等等。昆虫的附肢一般不超出7节，以足为例，从下向上依次为基节Coxa、第一转节firsttrochanter、第二转节Secondtrochanter、腿节Femur、胫节Tibia、附节Tarsurs和前附节Pretarsus；相当于甲壳纲动物的足的基肢节Coxopodite、底肢节Basipodite、坐肢节Ischiopodite、股肢节Meropodite、胫肢节Carpopodite、跗肢节Propodite和趾肢节Dactylopodite。每一节在基部都有控制各节活动的肌肉。每一节往往又分为许多亚节，如附节又分为1-5节，触角的鞭节可多达40节。五、昆虫的体向为了能够正确的描述昆虫特征，尤其是新种描述，因而有必要介绍一下体向：以朝向某一方向，将体向分为头向、尾向、中向、左向、右向、背向和腹向在描述昆虫的某一器官或部位时常用到：基部—以靠近虫体的部分为基部，相反，远离的部分叫端部。胸部各节用头向，以靠近头为端来描述前、中、后胸。鞘翅目的翅则以尾向，靠近前胸为基；小盾片也用尾向。各种器官以与体躯纵轴比较接近的一边为内叫内边，远离的一边叫外边。例如直翅目的听器、天牛的胫节沟，以及哪一边具刺等等。当附器与体轴垂直时，靠近头的一边为前缘，远离的一边叫后缘，如翅的前缘和后缘。第二节昆虫的头部头部（head）是昆虫体躯最前面的一个体段，由几个体节愈合而成，形成一个外壁坚硬的头壳，并与可收缩的颈与胸部相连。上面着生有感觉和取食的器官：一对触角、一对复眼、单眼和口器。因此昆虫的头部是感觉和取食的中心。一、头部的分节及附肢头部作为一个体段，在进化中是由数节愈合而成，虽然现在从外观已无法看出分节的痕迹。按照生物发生律（Haeckellawofrecapitulation）:一个物种在历史发展和演化过程中，单系群中的各个特征，常在个体发育过程中，按照时间顺序得到反映。在历史上出现较早的祖先特征常出现在个体发育的早期，例如人类的进化可以从人的胚胎中得到反映。学者们从胚胎学中，从比较解剖学中寻找证据。大多数学者比较支持头部是由六体节愈合而成。除最前端的原头外（或者叫作头前叶，因其无附肢，故不是一个体节），分别是触角前节、触角节、上颚前节，分别具有前、中和后脑；上颚节、下颚节和下唇，分别具有各自的神经节。在进化中，这3个神经节愈合形成咽下神经节。触角节的附肢为触角，上颚前节附肢仅存在于胚胎中。后3节各自有附肢，并进化为口器。另一观点为四节学说：即在原始状态，体节之前，有很大的头前叶，此节不是体节，其上着生眼和触角，具有前、中脑。第一体节相当于上颚前节，具有后脑，是由虫体的腹面移至背面而与头前叶愈合，而形成第一体节。因此其神经绕过消化道位于背面，其上的触角不是附肢，其后3节同6节学说。近年来的研究多支持6节学说，因此头部的附肢为触角、上颚、下颚和下唇。二、昆虫头壳的构造头部有很多次生的沟槽，在头部内方形成很多内脊，以着生肌肉和增加头壳的强度。表面的沟被用来进行头部的划分。（一）、蜕裂缝和沟在头部中央据具一Y字形的纹，尤其在幼虫阶段，是蜕皮时裂开的位置。中央的叫冠缝，两侧的叫额缝。蜕裂缝应叫线，它即不是缝，又不是沟，是外表皮不发达，体壁薄，颜色淡。因此容易裂开，蜕裂线在幼虫分类中，在识别种类中非常有用。头部具有以下沟：1、额唇基沟(FrontoclypealSulcus)是额与唇基的分界线，该沟又叫口上沟。2、额颊沟(FrontogenalSulcus)是从复眼或触角向下延伸的一条沟，是额与颊的分界线，此沟重要在直翅目中存在。3、颅中沟(EpicranialSulcus)重要存在于幼虫中，位于冠缝外，但色深，常超出额、冠缝交界处。4、围眼沟(OcularSulcus)围绕复眼四周，其内脊叫眼膈，起支持和保护复眼的作用。5、后头沟(OccipitalSulcus)是头后方一大半圆形的沟，下方伸达上颚后关节。6、此后头沟(PosyoccipitalSulcus)是后头沟后方的一条拱形的沟。7、颊下沟(SubgenalSulcus)是由额唇基伸向后头沟的一条沟。（二）、分区1、额Frons：位于头的正面，额缝之下，额颊沟之间，口上沟之上，其上着生单眼。2、唇基Clypeus：位于口上沟之下和上唇之间。有的昆虫如鳞翅目幼虫，其上具一唇基沟（Clypeassulcus），将其分为前唇基（Anteclypeus）和后唇基（Postclypeus）。额区与唇基区合称额唇基区（Frontocylpeusarea）3、头顶Vertex：位于额之上，两复眼之间，也叫颅顶。4、颊区：颊（Gena）位于额颊沟和后头沟之间，复眼之下，颊下沟之上，在头的两侧面。5、颊下区Subgenalarea：是在颊下沟之下的一条狭小的骨片，位于两侧的叫口侧片（Pleurostoma），位于上颚后头的叫口后区（Hypostoma）6、后头区Occipitalarea：位于后头沟与次后头沟之间。7、次后头区Postocciputarea：是在后头区后方围绕头孔的拱形骨片。（三）、头部的内骨骼为了加强头部的强度和着生肌肉，头部除了由沟向内形成的内脊外，还有突出的内突而形成的幕骨Tentorium，其有两对内突形成。一条由口上沟两侧下端的内陷形成幕骨前臂，其上在很多昆虫各着生一对幕骨背臂Dorsaltentorialarms,可伸至触角基部，第二条是由次后头沟下端内陷而成的幕骨后臂Posteriorarms(Anteriorarms)，两后臂常相连形成板状，并与前臂相连的幕骨桥Tentorialbridge。幕骨在不同的昆虫中是有变化的。三、头式及其适应作为取食中心，昆虫的头部的结构常随取食方法的不同而呈现一些变化，最常见的为头式，一些书中也称口式。它是以头部纵轴与身体纵轴的角度来分类的。1、下口式：口器向下，头与身体呈直角，此类口器多为植食性昆虫，是一类比较原始的取食方式。2、前口式头与身体呈钝角或平行，此类口器多为捕食性与钻蛀性、掘穴性的昆虫，如步甲、蝼蛄、天牛、吉丁甲等的幼虫，但后者的成虫仍为下口式。3、后口式头与身体呈锐角，多见于一些刺吸式口器的昆虫。当不取食时，后伸或纳入腹面的槽中，起保护作用。另外一些直翅目（蚂蚱、负蝗）、鞘翅目昆虫也为此类口器。头部变化最常发生的地方是额唇基区和后头区。例如象甲的额区伸长呈象鼻状。后头重要是外咽片等骨片的扩延相连，在个别类群昆虫的分类中用到。四、头部的感觉器官（一）、触角Antenna昆虫除原尾目、和一些双翅目、寄生性膜翅目的幼虫其触角退化外，均具一对触角。触角着生在额的两侧触角窝中，其上生有各种感觉器官，具有触觉和嗅觉的功能，以利于寻找食物和配偶，是昆虫接受信息的主要器官。蜜蜂雄蜂每根触角有30000个感觉器。触角的基本构造分为3个节：柄节Scape：为基部的一节，一般粗壮，其内着生有肌肉，可以自由活动。触角的活动主要由此节来决定。柄节上一般没有感觉器，其变化也很小。梗节Pedicel:为触角的第二节，一般细小，其内着生有起源于柄节的肌肉，着生在梗节的基部。有的种类有感觉器，例如在蚊子的雄虫中生有琼氏登器（JohnstonOrgan），这是听觉器官中，感觉最敏锐的一种。鞭节Flagellum:为第二节后的各节，常由1-数十节组成。例如蚜茧蜂有40节。鞭节除无翅亚纲中的弹尾目和双尾目着生有肌肉外，均无肌肉。因此，鞭节的活动主要为被动的。鞭节是触角中行使感觉作用的主要部分，主要是嗅觉作用，其次为触觉作用。鞭节在雌雄中往往有明显的差异。例如金龟甲、蚊子、蛾类、芫菁等。小蜂的雄虫鞭节十分发达、长大，用于接收由雌虫传来的雌性激素，用于发现配偶。很多昆虫能感知几公里外雌虫存在，每立方米空气中仅几个分子，即能激发起感觉电位的发生。触角除感觉功能外，还有一些其他的作用。例如，云斑鳃金龟的雄虫触角发声，象蟋蟀一样，用于招引雌虫；水龟虫用于呼吸等。触角鞭节的形态变化形成了不同的类型，常见的有：1、丝状：呈线状，各节形状相同，如在螽斯、蟋蟀、雌蛾中。2、念珠状：鞭节各节形如圆珠，如白蚁。3、棍棒状或球杆状：端部数节膨大，如蝶：有的呈棒状，如弄蝶，有的呈球状。4、锯齿状：鞭节向一侧突出，如锯条一样，如芫菁、雌豆象。5、栉齿状：突出长大，象梳子一样，如雄豆象。锯齿状和栉齿状这两种没有明显的区别界限。6、双栉齿状或羽毛状：其向两侧突出，呈细枝状，象羽毛。如许多蛾子的雄虫。7、锤状：见于瓢虫等科。其端部数节膨大，其他各节较短，呈锤状。8、鳃叶状：端部3-7节扩展呈片状，可以开合，如同鱼鳃，如金龟甲类。9、膝状：柄节长，梗节短。由梗节开始弯曲呈膝状。如蚁、蜂和象鼻虫等。10、环毛状：鞭节环生长毛，如雄蚊类。11、刚毛状：鞭节1至数节极小。如蝉、蜻蜓。12、具芒状：鞭节仅一节极大，其上生有一根刚毛，如蝇类。家蝇与寄蝇相区别的一个重要特征即在芒上。触角变化很大，许多昆虫在描述时，不如上述称之为柄节、梗节和鞭节，而是从基部依次为1、2、3等。还有许多昆虫有其他的叫法，例如在蚜虫中。在小蜂中，鞭节再分为：1-2节小形，叫环节，其后数节叫索节：末端3节膨大叫棒节。触角是一个很重要的分类以及识别种类的特征。（二）、复眼Compoundeye:昆虫具有一对复眼，位于头两侧的上方。有些昆虫，每侧的复眼常一分为二，如离眼天牛属。复眼由许许