第二章 昆虫的头部幻灯片.ppt

第二章昆虫的头部,目的和要求,1.了解头壳的构造、各构造的位置和名称，内骨骼的来源名称及功能；2.了解昆虫单、复眼结构与类型及其成像原理3.掌握昆虫触角的结构及类型4.掌握昆虫口器的类别、基本构造、变异及与杀虫剂的关系。学时分配：3学时,重点：昆虫触角的结构及类型；掌握昆虫口器的类别、基本构造、变异及与杀虫剂的关系。难点：1.昆虫头壳的构造及变化；2.口器的变异,重点与难点,第一节昆虫头部的分节,昆虫的头部是一个完整的头壳，没有分节的痕迹。因此，昆虫的头部究竟由几个体节组成，只能从胚胎学和比较形态学中去寻找证据。由于研究者取材不同和对一些现象解释不一，因而提出了不同的学说。,一、头部分节的条件,多数学者认为，作为一个体节，在胚胎期应具有1对附肢、1对体腔囊coelomsac和1对神经节ganglion。,二、头部分节学说,由于研究者取材不同和对一些现象解释不一，因而提出了不同的学说。有三节说（Ferris,1942）、四节说（Holmgren,1916;Hanstrm,19291930;Snodgrass,1935）、五节说（Matsuda，1965）、六节说（Goodrich,1897;Tiegs,1940;Manton,1949;Ferris,1958;Rempel,1975;RichardsWeismann,1926）、八节说（Verhoeff,1904）和九节说（Janct,1899）等。,三、各学说共同点,昆虫的头部是由原头protocephalon和鄂头部gnathocephalon或鄂节ganthalsegement组成，颚头部由上颚、下颚和下唇3个体节组成，所争论的是源头分不分节和分几节的问题。,六节说,六节说,四节说,四节说,第二节昆虫头壳的构造,头壳一般呈球形或扁球形，是一个高度骨化的完整硬壳，各节的分节界线完全消失，也没有背板、侧板和腹板之分。在昆虫形态学中，常根据蜕裂线和几条沟将昆虫头壳分成若干区域。,一、头壳的缝和沟,1蜕裂线Ecdysialline：旧称头盖缝（epicranialsuture），是位于头部背面的一条常呈倒“Y”字形的线，其主干旧称冠缝（coronalsuture），二条侧臂旧称额缝（frontalsuture）。沿蜕裂线的外面无沟，里面无脊，仅外表皮不发达、颜色较浅，在幼虫、若虫或稚虫蜕皮时沿此线先裂开，故称蜕裂线。蜕裂线在昆虫的幼期很明显，在无变态和不全变态昆虫的成虫期还部分或全部保留，但在全变态昆虫的成虫期则完全消失,蜕裂线,颅中沟Midcranialsulcus：一些昆虫，（主要为幼虫）头壳上沿蜕裂线的主干内陷而成的沟，其颜色较蜕裂线深且伸过蜕裂线的分叉点。,额唇基沟Frontoclypealsulcus：又叫口上沟（epistomalsulcus），位于口器上方两个上颚基部前关节之间，是额与唇基的分界线。该沟通常呈横形，也有上拱成形（如鳞翅目幼虫），有的甚至中断或消失。在沟的两端内陷成臂状内突，称幕骨前臂（anteriorarmoftentorium），外面留下的凹陷叫前幕骨陷（anteriortentorialpit），故额唇基沟的位置可以用前幕骨陷来确定。,额唇基沟,额唇基沟,额颊沟Frontogenalsulcus：一条从复眼或触角下伸至上颚基部的纵沟，是额与颊的分界线。曾有眼下缝(subocularsulcus)或角下缝(subantennalsulcus)之称。多见于直翅目和革翅目昆虫中。,颊下沟Subgenalsulcus：位于头部侧面的下方，由额唇基沟到次后头沟之间的一条斜横沟。该沟在上颚前、后关节间的部分叫口侧沟（pleurostomalsulcus），其余部分叫口后沟（hypstomalsulcus）。,后头沟（Occipitalsulcus）：头后部环绕后头孔的第二条拱形沟，其两端伸达上颚的后关节处。直翅目昆虫常具这条沟。,后头沟,次后头沟Postoccipitalsulcus：头后部环绕头孔的第一条拱形沟。其两端内陷成臂状内突，称为幕骨后臂（posteriorarmoftentorium），为来自颈部和胸部肌肉着生处；外面留下的凹陷叫后幕骨陷（posteriortentorialpit）。,次后头沟,围眼沟Ocularsulcus：环绕复眼的体壁内折形成的沟。,一、沟和缝,1.蜕裂线2.额唇基沟frontoclypealsulcus又称口上沟3.额颊沟frontogenalsulcus，subantennalsulcus4.颅中沟cranialmediansulcus5.围眼沟ocularsulcus6.后头沟occiputalsulcus7.次后头沟postocciputalsulcus8.颊下沟subgenalsulcus,二、头壳的分区,1额区(frons)：位于头的正面，包括蜕裂线侧臂之下、两条额颊沟之间和额唇基沟之上的区域，单眼即着生在额区。,2唇基区(clypeus)：为额唇基沟之下和上唇之间的一块方形骨片，某些昆虫的唇基上有一条唇基沟(clypeussulcus)，将唇基分为后唇基(postclypeus)和前唇基(anteclypeus)。额区和唇基区合称为额唇基区(frontoclypealarea)。,3头顶(vertex)：指额区之上、两复眼之间即头壳的背面部分，也称颅顶。,4颊区(gena)：为头的两侧面、包括复眼之下、额颊沟之后、后头沟之前、颊下沟之上的部分。颊区与头顶合起来又称颅侧区(parietalarea)。,5颊下区(subgenalarea)：为颊下沟下面的狭小骨片。其下缘具有支接上颚的两个关节。在两个关节之间的部分称为口侧区(P1eurostomalarea)，上颚基部以后的部分称为口后区(hypostomalarea)。,6后头区occipitalarea：后头沟与次后头沟之间的拱形骨片称为后头区。通常把颊区后面的部分称为后颊(postgena)，头顶之后的部分称为后头(occiput)，但是两者之间并无分界线。,7后头区postocciputarea：是后头区之后环绕头孔的拱形狭片。次后头的后缘与颈膜相连，上面有两个后头突，为颈部侧面骨片的支接点。,三头部的内骨胳,头部的内骨胳统称幕骨tentorium，包括1对幕骨前臂及其上的突起幕骨背臂和1对幕骨后臂及其之间的幕骨桥。前幕骨陷幕骨前臂，其上幕骨背臂伸至触角附近的头壁上。后幕骨陷幕骨后臂，相互连成幕骨桥。,第三节昆虫头部的变化及其适应性,昆虫头部的变化主要发生在额区唇基区和后头区。此外，口器在头部的着生位置和方向也有几种不同的变化。,一、额唇基区的变化,额向后倾斜与头顶形成锐角,油菜茎象甲,额延长呈喙状,蝎蛉,唇基延长呈象鼻状,家蚕,二、后头区的变化,后头区的变化主要是口后片、口后桥、后颊桥及外咽片的形成。,三、口器位置的变化,由于昆虫的取食方式不同，其口器在头部的着生位置和方向也不同，据此将昆虫头部的型式(即头式)分为3种类型。,1下口式hypgnathous,口器,口器,2前口式prognathous,3后口式opisthognathous,第四节昆虫头部的感觉器官,昆虫的主要感觉器官大都着生在头部，其中最主要的是触角、复眼和单眼。此外，在口器附肢和舌上也生有各种类型的感觉器。,一触角Antenna,触角是昆虫头部的第1对附肢。除原尾目昆虫无触角以及高等双翅目和膜翅目幼虫的触角退化外，大多数昆虫都具有1对触角。触角一般着生在头部额区，有的位于复眼之前，有的位于复眼之间。但多数幼虫和若干种类成虫的触角，前移到头部前侧方上颚前关节附近。,柄节Scape:基部一节，粗短。梗节pedicel:最短小的1节。内有起听觉作用的感觉细胞江氏器。鞭节flagellum:柄、梗后的各亚节。除弹、双尾目外一般无肌肉。,1基本构造,膜翅目小蜂总科昆虫的触角,环节ringsegment：鞭节基部的1-3节,环形,直径最小.索节club：鞭节中间1-7节,各节大小相等棒节funicle：鞭节末端膨大的1-3节,2触角的类型,(1)刚毛状setaceous:触角很短，柄节和梗节较粗大，其余各节突然缩小，细似刚毛。如蜻蜓、蝉等,蜻蜓,蝉,(2)丝状（Filiform）:也叫线状。触角细长，除柄节和梗节较粗外，其余各节的大小和形状相似，向端部渐细。如蝗虫、蟋蟀的触角。,螽斯,蟋蟀,(3)念珠状Moniliform:柄节较大,梗节较小,鞭节各亚节近似圆球形，大小几乎相等,似一串念珠。如白蚁的触角。,白蚁,白蚁,(4)锯齿状Serrate：鞭节各亚节的端部向一侧突出如锯齿。如芫菁和叩头甲雄虫的触角。,红萤,（5）栉齿状Pectinate：鞭节各亚节向一侧突出很长，形如梳子。如雄性绿豆象的触角。,萤火虫,（6）羽状plumose：鞭节各亚节向两侧突出成细枝状，形如蓖子或羽毛。如大蚕蛾、家蚕蛾等的触角。,绿尾大蚕蛾,（7）膝状geniculate：又称肘状或曲肱状。柄节特别长，梗节短小，鞭节由若干大小相似的亚节组成，基部柄节与鞭节之间呈膝状或肘状弯曲。如胡蜂、象甲等的触角。,蚂蚁,胡蜂,象甲,（8）具芒状aristate：触角短，一般为3节，端部一节膨大，其上有一刚毛状的构造，称为触角芒，芒上有时还有许多细毛。如蝇类的触角。,蝇,蝇,（9）环毛状whorled：除触角的基部两节外，鞭节的各亚节环生一圈细毛，愈靠近基部的细毛愈长，渐渐向端部逐减。如蚊类的触角。,蚊子,（10）球杆状clavate：或称棍棒状。鞭节基部若干亚节细长如丝，端部数节渐膨大如球。如蝶类的触角。,蝴蝶,（11）锤状capitate：类似球杆状，但端部数节突然膨大，末端平截，形状如锤。例如瓢甲等的触角。,露尾甲,（12）鳃叶状1ammellate：鞭节的端部数节(37节)延展成薄片状迭合在一起，状如鱼鳃。如金龟类的触角。,金龟子,3触角的功能,（1）嗅觉作用（2）触觉作用。（3）听觉作用雄蚊（4）平衡作用仰泳蝽（5）呼吸作用水龟虫（6）抱握雌体雄芫菁,4触角类型和功能的实际意义,（1）鉴别昆虫种类。（2）区别昆虫的（3）用于害虫防治：利用其对化学物质的嗅觉作用，进行害虫防治。,二、复眼compoundeye,复眼位于头部的侧上方。昆虫的成虫和不全变态的若虫、稚虫一般都具有1对复眼。大多数为圆形或卵圆形，也有的呈肾形(如天牛)。低等昆虫、穴居昆虫及寄生性昆虫的复眼常退化或消失。,豉甲的复眼一分为二,1复眼的特殊形式,突眼蝇的复眼,接眼式,离眼式,最近，Fraunhofer应用光学和精密机械研究所科研人员模仿昆虫的复眼，发明出了一种厚度为0.4毫米的识别成像系统，它可以像塑料薄膜一样随处贴附。据德国雅虎新闻网2004年6月14日报道，在设计时应用了昆虫复眼的工作原理：一个成像薄膜系统由几百个小眼组成，每个小眼又具备自己的一套透镜和成像系统，观察物体时按自己的视角进行拍摄。之后，通过计算机运算处理，整张图片就可以被合成出来了。该成像系统虽然不具备很高的像素，但因系统非常平整，因此可以进行宽画面的成像工作。接下来，科研人员把该系统与一个影像分析装置相连接，并贴附在银行卡上。银行卡在被使用时可以“看到”持卡者，在被陌生人滥用的情况下，银行卡能拒绝付款。,德国模仿昆虫复眼发明超薄成像系统,2复眼的结构,复眼由若干个小眼（ommatidia)组成，小眼的表面一般呈六角型。在各种昆虫中，小眼的形状、大小以及数目变化很大。,三、单眼ocellus,可分为背单眼(dorsalocellus)和侧单眼(1ateralocel1us)两类。单眼只能辨别光的方向和强弱，而不能形成物像。背单眼具有增加复眼感受光线刺激的反应，某些昆虫的侧单眼能辨别光的颜色和近距离物体的移动。单眼的有无、数目和位置常被用作分类特征。,一般把成虫和不全变态的若虫和稚虫的单眼称为背单眼。大多数昆虫有23个，少数种类只有1个。背单眼着生于额区的上方，具有3个单眼的多排列成三角形。许多种类无背单眼。,1背单眼dorsalocelli,秆蝇的头部B：隐翅虫的头部C：皮蠹的头部,单眼,全变态昆虫的幼虫具有侧单眼，位于头部的两侧，其数目为17对，因昆虫类群而异。如膜翅目的叶蜂只有1对；鳞翅目幼虫多具6对，常排列成弧形。,2侧单眼1ateralocel1us,鳞翅目幼虫的头部,第五节头部的取食器官口器mouthparts,口器由上唇、上颚、下颚、下唇和舌组成。上唇和舌为头壳的构造，上颚、下颚和下唇是头部的3对附肢。昆虫因食性和取食方式不同，形成了不同的口器类型：1.咀嚼式（固体食物）。2.吸收式（液体食物）：A.虹吸式和舐吸式（物体表面的液体食物）。B.刺吸式和锉吸式（物体内部的液体食物）。3.嚼吸式（固体和液体食物）。比较形态学研究表明，咀嚼式口器是最基本、最原始的类型，其它类型都是由咀嚼式口器演化而来的。它们的各个组成部分尽管外形有很大变化，但都可以从其基本构造的演变过程找到它们之间的同源关系。,咀嚼式口器主要特点是具有坚硬发达的上颚，用以咬碎食物。以直翅目昆虫口器最为典型。口器的上唇、上颚、下颚与下唇围成的空隙称为口前腔Preoralcavity。舌在口前腔的中央，将口前腔分为前、后两部分，前面部分称为食窦cibarium，前肠开口于此处，食物在此经咀嚼后送入前肠；后面部分称为唾窦salivarium，唾腺在此开口，唾液流出后，在口前腔与食物相混合。,一咀嚼式口器chewingmouthparts,东亚飞蝗的口器组成部分,（一）咀嚼式口器的结构,1.上唇labrum,悬于唇基前缘的一双层薄片，由唇基上唇沟与唇基分界，作为口器的上盖，可以防止食物外落。上唇的前缘中央凹入，外壁骨化；内壁膜质柔软，上有密毛和感觉器，称为内唇(epipharnx)。上唇内部有肌肉，可使上唇作前后运动。,唇基上唇沟,2.上颚mandibles,上唇后方，由头部附肢演化而来的1对坚硬锥状构造。上颚的前后有两个关节，连接在头壳颊下区的下方。上颚端部具齿的部分称为切齿叶(incisorlobe)，用以切断和撕裂食物；基部与磨盘齿槽相似的粗糙部分称为臼齿叶(molarlobe)，用以磨碎食物。,3.下颚maxillae,位于上颚的后方和下唇的前方，也是由头部的1对附肢演变而来，左右成对，可辅助取食。下颚可分为以下5个部分。,三角形，基部有一个突起与头壳侧下缘相连。,长方形，有膜与轴节相连，可活动。外缘有一个小片或小突起，上面着生下颚须，叫做负颚须节palpifer。,茎节前端外侧的一个不甚骨化的匙状构造，,茎节前端内侧的一个较骨化、端部具齿的叶片,着生在茎节外缘的负颚须节上，一般分为5节，有触觉毛，具有嗅觉和味觉的功能。,通过下颚肌肉的收缩和伸展，两个下颚可以相向或反向以及前后活动，下颚的肌肉主要有3类：（1）着生于下鄂轴节和茎节的肌肉，源于头壳内壁和幕骨前臂，控制整个下颚的活动；（2）着生于内、外颚叶基部的肌肉，源于下颚茎节，控制内、外颚叶的活动；（3）着生于下颚须基部及其各节的肌肉，也源于下颚茎节，控制下颚须活动。,4.下唇labium,下唇位于下颚的后面、头孔的下方，构造与下颚相似，相当于1对下颚愈合而成，故又称第2下颚。具有托挡食物的作用。,后颏,后下唇,前下唇,下唇的肌肉和下颚的肌肉相似：（1）着生于后颏基部的肌肉，源于幕骨桥，司整个下唇的活动；（2）着生于唇舌基部的肌肉，源于前颏，司唇舌的活动；（3）着生于下唇须基部及各节的肌肉，也源于前颏，司下唇须的活动。通过这些肌肉的收缩和伸展，下唇的前颏部分可以进行前后和左右活动。,位于头壳腹面中央，是头部颚节区腹面扩展而成的一个囊状构造，不是头部的附肢。舌壁具有很密的毛带和感觉区，司味觉作用。舌有肌肉控制伸缩，帮助运送和吞咽食物。,5.舌hypopharynx,（二）咀嚼式口器的变异,家蚕头部的结构A.正面观；B.后面观,鳞翅目幼虫：上唇和上颚与典型的咀嚼式口器相似，但上唇中央缺刻深，便于把持食物，下颚、下唇和舌愈合成一个复合体，两侧为下颚，中央为下唇和舌，多数在复合体的端部有1个突出的吐丝器，,褐黄前锹甲,锹甲兵器库上颚,（三）口器附肢的同源关系,二吸收式口器Suckingmouthparts,（一）刺吸式口器器的结构,1.蝉的刺吸式口器,主要特点：上颚和下颚延长，特化为针状的构造，称为口针(stylet)；下唇延长成分节的喙(rostrum)，将口针包藏于其中，食窦和前肠的咽喉部分特化成强有力的抽吸机构咽喉唧筒。,雌蚊,2.雌蚊的刺吸式口器,口针有6根，分别由上唇、上颚、下颚及舌特化而成。上唇口针是最粗的一根口针，端部尖锐，内壁凹成食物道；上颚口针是最细的一对口针，极易弯曲；下颚口针是由内颚叶形成的一对口针，其端部尖锐，具有倒齿；舌是一根细长扁平的口针，位于上颚与下颚之间，中央通过唾道。喙由下唇前颏特化而成，下唇须特化成喙端部的唇瓣，瓣椭圆形，分为2节。,（二）锉吸式口器Raspingsuckingmouthparts,喙由上唇和下唇组成，内藏舌及左上颚口针和1对下颚口针，右上颚退化或极度消失，不形成口针，左上颚发达形成粗大的口针，成为刺穿的主要工具，两下颚口针嵌合成食物道，舌与下唇之间的空隙为唾道。,（三）虹吸式口器Siphoningmouthparts,下颚的外颚叶极度延长，由一系列骨化环与膜质环相间紧密的排列而成，左右两外颚组成1个能卷曲似钟表发条的喙，其端部尖细，每一外颚叶内有1纵槽，两外颚叶嵌合在一起形成食物道，除三节下唇须发达外，其它口器附肢和附器均退化或消失。,鳞翅目成虫的虹吸式口器,A.鳞翅目成虫头部模式图，侧面观；B.喙的横切面,天蛾Xanthopanmorgani,体长约80mm，其喙伸展时可达270mm,以能吸吮一种管状花里的花蜜。,咖啡透翅天蛾,（四）舐吸式口器Spongingmouthparts,基喙:头壳一部分，略呈倒圆锥形,大部分膜质,前壁有一马蹄形的唇基，唇基前有一对棒状不分节的下颚须。中喙:略呈圆筒形,由下唇前颏形成，是真正的喙,其后壁骨化成唇鞘,前壁凹陷成唇槽。上唇为一长片，盖在唇槽上。内壁凹陷与舌的前壁合成食物道，舌呈刀片状，紧贴在上唇下面，内有唾道。端喙:由喙末端两个大的椭圆形唇瓣组成，唇瓣膜质,其上有许多环沟,形似气管,又称拟器官。每环沟上排列着许多骨化的断环，断环一端分叉，一端扁平膨大，叉端与相邻一环的膨大端交替排列，每环的两端之间的空隙是环沟与外界相通之处。,舐吸式口器A.口器侧面观；B.中喙的横切面；C.拟气管的一部分,（五）刮吸式口器scratchingmouthparts,蝇蛆的头部的纵切面,为蝇蛆所特有，口器十分退化，通常只见到1对口钩，口钩随昆虫蜕皮而退掉，且控制口钩的肌肉来自食窦的侧壁，而真正的上颚来自头壁，