Crustacean lecture


Published on

Published in: Education, Technology
  • Be the first to comment

No Downloads
Total views
On SlideShare
From Embeds
Number of Embeds
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Crustacean lecture

  1. 1. ARTHROPODS  AND  ECHINODERMS   ABCS  101   Department  of  Animal  Biology  and   ConservaBon  Science   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   1  
  2. 2. Purpose     This  aspect  of  the  course  is  to  assist  students  to   recognize  the  basic  structure  and  funcEon  of   arthropods  and  echinoderms  as  well  as  their   basic  ecology;  the  applicaEon  of  this  knowledge   should  aid  in  the  management  of  biodiversity   towards  improving  the  student’s  quality  of  life   and  that  of  the  larger  community.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   2  
  3. 3. ObjecBves     •  IdenEfy  features  and  characters  for  classificaEon   into  groups  (taxonomic  nomenclature)   •  Describe  the  biology  of  arthropods  and   echinoderms  in  their  varied  environments   •  Demonstrate  the  importance  of  arthropods  and   echinoderms  to  life   •  Apply  knowledge  gained  of  arthropods  and   echinoderms  to  help  develop  biodiversity   conservaEon  strategies   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   3  
  4. 4. Principal  learning  outcome     By  the  end  of  this  part  of  the  course,  students   should  be  able  to  use  the  knowledge  acquired  to   correctly  idenEfy  some  common  groups  of   arthropods  and  echinoderms,  describe  how  they   are  generally  adapted  to  their  environments  and   aid  in  management  and  maintenance  of   biodiversity  efforts   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   4  
  5. 5. Procedure   •  •  •  •  •  •  •  Lectures   Group  discussions   Audio  visual  aids   Assignments   PracEcals   Interim  assessments   ExaminaEons   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   5  
  6. 6. Scope   WEEK 1 Arthropoda: Chelicerata, Merostomata, Arachnida and Mandibulata, WEEK 2 Arthopoda: Diplopoda, Chilopoda, Crustacea and Hexapoda (Insecta) WEEK 3 Echinodermata: Echiroidea, Asteroidea, Ophiuroidea, Crinoidea, Holothuroidea, the water vascular system WEEK 4 AMMENDMENTS? Reading  Materials:   •  Life      The  Science  of  Biology:  Purves,  Sadava,  Orians  and  Heller   (2008).  8th  Ed.  Sinauer  Associates,  Inc./  W.H.  Freema  and  Company   •  Zoology:  Miller  and  Harley  (1996).  3rd  Ed.  WCB/McGraw  Hill.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   6  
  7. 7. ARTHROPODS   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   7  
  8. 8. ObjecBves   •  Describe  the  general  morphology  of   arthropods   •  IdenEfy  and  classify  arthropods  into  groups   based  on  unique  characterisEcs   •  Describe  the  distribuEon  and  coping   mechanisms  to  problems  of  life   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   8  
  9. 9. ARTHROPODS   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   9  
  10. 10. ARTHROPODS   •  What  account  for  their  success?   –  Metamerism  and  TagmaEzaEon   –  Exoskeleton   –  Metamorphosis   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   10  
  11. 11. ARTHROPOD  CHARACTERISTICS   •  Main  features:   – segmented  body  (metamerism),  -­‐jointed   appendages,  -­‐  hard  external  skeleton   (ChiEnous  exoskeleton).   – Body  segmentaEon  and  tagmaEzaEon     •  Three  disEnct  body  segments   – Head,  Thorax  and  Abdomen.     •  Head  may  fuse  with  thorax:  Cephalothorax     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   11  
  12. 12. ARTHROPOD  CHARACTERISTICS   • Jointed  appendages:    -­‐Structures  extending  from  body   wall     • Bending  joints  [“Arthro”  “poda”  means  “joint”  “footed”]   • Movement   • Exoskeleton:  -­‐Rigid  outer  layer  composed  primarily  of   chiEn.   • ProtecEon  against  predators  and  water  loss   • Structural  support  and  muscle  ajachment  for  movement   • Adult  grow  by  ecdysis;  periodic  shedding  of  exoskeleton   for  a  new  larger  one  (molEng).   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   12  
  13. 13. ARTHROPOD  CHARACTERISTICS   ChiBnous  exoskeleton   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   13  
  14. 14. ARTHROPOD  CHARACTERISTICS   RespiraBon  and  circulaBon   • Majority  breathe  through   network  of  fine  tubes:   trachea   • Others  breathe  through  book   lungs.     • Most  aquaEc  arthropods   breathe  through  gills.   • Open  circulatory  system:   blood  is  not  always  contained   within  vessels.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   14  
  15. 15. ARTHROPOD  CHARACTERISTICS   Feeding,  digesBon  and  excreBon   •  Varied  mouthparts  and  appendages  for  obtaining  food   •  IntesEnal  tract  extends  from  mouth  to  anus   –  contains  structures  specialized  for:  storage,  mechanical   and  chemical  digesEon,  nutrient  absorpEon,  and   eliminaEon  of  digesEve  wastes     •  Excretory  system  composed  of  Malpighian  tubules.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   15  
  16. 16. ARTHROPOD  CHARACTERISTICS   Feeding,  digesBon  and  excreBon   •  Varied  mouth  part   types   –  BiEng  and  chewing   –  Piecing  and  sucking   –  Sucking   –  Tearing  and  sucking   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   16  
  17. 17. ARTHROPOD  CHARACTERISTICS   Vision:  Compound  eyes   • Predominantly compound eyes, composed of thousands of individual visual units. • Units send signals to brain which then composes image of object. • Compound eye exceptionally good for movement detection – Hence difficult to sneak up on flies November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   17  
  18. 18. ARTHROPOD  CHARACTERISTICS   ReproducBon   •  Reproduce  via  sexual  reproducEon     –  Internal  ferElizaEon  in  most  species,  but  external  in  some   •  Most  species  are  dioecious  (i.e.  have  separate  sexes)     •  Sedentary/parasiEc  arthropods  species  are  olen   hermaphodites   –  Free-­‐living  species  may  exhibit  various  degrees  of  sexual   reproducEon.   –  Parthenogenesis  commonly  occurs  in  Insects,  Branchiopods   and  some  freshwater  copepods   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   18  
  19. 19. ARTHROPOD  LIFE  CYCLE   •  Arthropods  mostly  reproduce  only  sexually,     – parthenogenesis  may  occur   •  Eggs  laid  outside  female’s  body   •  No  parental  care  received.  ExcepEon  are  scorpions   Metamorphosis   –  Complete  metamorphosis   –  Incomplete  metamorphosis   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   19  
  20. 20. ARTHROPOD  LIFE  CYCLE   MolBng     •  Exoskeleton  for  protecEon  but  does  not  grow,  periodic   shedding  of  exoskeleton  required  and  grow  a  new  one.   •   The  process  of  shedding  and  discarding  exoskeleton   termed;  mol6ng  via  ecdysis     •   Allows  arthropods  to  grow  a  larger    body   •   Most  arthropods  molt  several  Emes  before  adulthood   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   20  
  21. 21. ARTHROPOD  DIVERSITY   •  Total  number  of  arthropods  exceeds  number  of  all   other  animal  species  combined   •  Due  to  their  enormous  evoluEonary  success   •  Exoskeleton  provides  adaptaEon  to  life  on  land/ water;  small  sized,  and  show  a  wide  range  of   specializaEon  in  food  sources  and  habitats.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   21  
  22. 22. ARTHROPOD  DIVERSITY   There  are  4  main  Arthropods    groups  (Subphyllum):     •  Uniramia  (Hexapoda  (insects),  Myriapoda  (millipedes   and  cenEpedes))   •  Crustacea  (lobsters  and  shrimps),     •  Chelicerata  (spiders,  scorpions,  mites,  Ecks,  and   horseshoe  crabs)   •  Trilobita      (exEnct  lived  during  the  Cambrian  period  -­‐   600  million  yrs  ago.)                                                                           November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   22  
  23. 23. ARTHROPOD  DIVERSITY   •  Living  arthropods  are  tradiEonally  divided  into   two  groups—                    arthropods  that  have  jaws  and                      arthropods  that  have  fangs  or  pincers.     •  Members  of  the  subphylum  Chelicerata  have  fangs  or   pincers.     •  Members  of  the  other  subphyla  have  jaws-­‐       Mandibulata   (Mandibulata  is  a  group  of  arthropods  characterized  by  mandibles     (mouthparts)  used  for  biEng,  cupng,  and  holding  food)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   23  
  24. 24. PHYLLUM  ARTHROPODA   •  •  •  •  Diplopoda   Myriapoda   Chilopoda   Insecta  (Hexapoda)   Crustacea   November  9,  2012   MANDIBULATA   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   24  
  25. 25. PHYLUM  ARTHROPODA    Subphylum    Uniramia                      Class  Chilopoda                      Class  Diplopoda                      Class  Insecta/Hexapoda   (Unbranched  (uniramous)  appendages  with  a  single  pair  of  antennae)          Subphylum  Crustacea                    Class  Malacostraca                      Class  Remipedia                      Class  Copepoda                      Class  Cirripedia                      Class  Cephalocarida                      Class  Branchiopoda                       (Biramous  appendages:  branched  appendage  with  2  pairs  of  antennae) November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   25  
  26. 26. CHILOPODA  AND  DIPLOPODA   (CENTIPEDES  AND  MILLIPEDES)   Myriapods       •  The  name    Myriapoda  mean  “many  footed.”     •  Each  myriapod  has  a  head  region  that  is   followed  by  many  similar  segments     •  CenEpedes  have  one  pair  of  legs  per  segment   and  millipedes  usually  have  two  pair  of  legs  per   segment   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   26  
  27. 27. CLASS  CHILOPODA   •  Class  of  terrestrial  Myriapods  comprising   approximately  3000  species     •  distributed  over  all  conEnents,  from  sea  level  to   high  alEtudes   •  Some  species  are  however  marine     •  CenEpedes  are  nocturnal  predators  that  live  under   stones,  under  the  bark  of  tree  trunks,  in  moss,  in  leaf   lijer,  soil,  under  logs,  in  caves  and  occassionally  in   people’s  home.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   27  
  28. 28. CLASS  CHILOPODA   • Legs  are  long,  enabling  them  to  run  rapidly   •  Predominantly  sol-­‐bodied   myriapods,  measuring  1-­‐10   cm  long,  bear  15-­‐191  pairs   of  legs  (Minelli  1993)   •  Posses  a  head  and   elongated  trunk  with  many   segments,  each  bearing  a   legs   • Body  is  covered  by  unwaxed  cuEcle   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   28  
  29. 29. Class  Chilopoda   •         Head  bears  a  single  pair  of  antennae                                          a  pair  of  mandibles  for  chewing                                          a  pair  of  first  and  second  maxillae                                            a  pair  of  maxillipeds  (modified  for  subduing  prey)                                                                      contain  poison  glands  and  resemble  fangs     •           Presence  of  large  brain  connected  with  a  ventral  chain  of   ganglia   •                 lacks  eyes  (when  present,  are  generally  simple  light   receptors  called  ocelli  )  Compound  eyes  occur  in  one  family,  and   simple  eyes                    or  none  at  all  in  many          The  feelers,  certain  bristles,  and  porEons  of  the  skin  are  also   sensory.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   29  
  30. 30. Class  Chilopoda    Head  is  followed  by  15  or  more  leg-­‐  bearing  segements.          Some  species  have  repugnatorial  glands  on  the  ventral  surface  of          each  segement  or  on  some  of  the  legs  themselves                      (these  gland  discourage  predaEon  by  producing  an  adhesive                              ejaculate)    A  number  of  sp.  produce  silk  from  silk  glands.            Most  species  are  long-­‐legged  runners,  some  have  legs  adapted  for                    burrowing  through  the  soil  (in  these  sp.  ,  legs  are  reduced  and                    thrust  is  generated  by  exploiEng  the  properEes  of  hydrostaEc                    skeleton  –  earthworm  like)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   30  
  31. 31. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   31  
  32. 32. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   32  
  33. 33. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   33  
  34. 34. Class  Chilopoda   Feeding   •     They  are  carnivorous  and  feed  upon  other  animals  mostly  insects    some  larger  ones  cenEpedes  have  been  known  to  feed  on                              snakes  mice  and  frogs   •         Aler  using  their  jaws  to  capture  their  prey,  they  inject  a  venom  into              the  animal  to  kill  it.     •         Prey  is  captured  and  killed  with  poison  claws  located  just  behind  the            head  on  the  first  trunk  segment.   •         Pair  of  poison  glands  at  the  base  of  the  claws  empty  into  ducts  that                open  at  the  Ep  of  the  pointed  fanglike  claw.              The  alimentary  canal  is  straight,  food  is  digested  and  absorbed   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   34  
  35. 35. Class  Chilopoda   CirculaEon  and  Gaseous  exchange      The  heart  is  a  chambered  dorsal  vessel    RespiraEon  is  accomplished  by  trachea,  but  spiracles  cannot  be  closed.          (thus  most  are  restricted  to  moist  environments    due  to  difficulty  in                restricEng  water  loss)    Tracheae,  or  air  tubes,  open  on  the  sides  of  the  body  and                are  connected  to  one  another  on  each  side   Many  thus  conserve  water  by  nocturnal-­‐  that  is  by  avoiding  the  heat  of  the     day  and  becoming  acEve  only  at  night.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   35  
  36. 36. CLASS  CHILOPODA   REPRODUCTION  and  GROWTH   • One  genus  bears  live  young;  the  others  lay  eggs   • FerElizaEon  is  internal   • ReproducEon  may  involve  courtship  display,  where  the  male  lays  down   silk  web.   • A  spermatophore  is  placed  in  the  web  and  picked  up  by  females  them   introduces  it  her  genital  opening   • Eggs  are  ferElized  as  they  are  laid.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   36  
  37. 37. CLASS  CHILOPODA   REPRODUCTION  and  GROWTH   •   Some  cenEpedes  can  live  as  long  as  five  or  six  years.   • They  lay  their  eggs  in  the  soil  during  warmer  seasons.   • While  some  species  of  cenEpedes  can  add  segments  and  legs   as  they  mature,  others  are  born  with  their  complete  set  of   body  segments  and  legs.     • Most  cenEpedes  measure  about  2.5  to  5  cm  (about  1  to  2  in)   in  length,  but  some  tropical  species  grow  to  about  30  cm   (about  12  in)  through  molEng     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   37  
  38. 38. CLASS    CHILOPODA   ExcreEon   The  major  excretory  structure  in  the  chilopoda  are  the  Malpighian   tubules   Some  uric  acid  is  produced,  but  major  waste  product  of  the  cenEpede  is   amonnia   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   38  
  39. 39. CLASS  CHILOPODA   DIVERSITY   • A  total  of  five  orders  of  cenEpedes  are  currently  recognized  within  the   extant  Chilopoda:     • ScuEgeromorpha   • Lithobiomorpha   • CraterosEgmomorpha   • Scolo-­‐  pendromorpha       • Geophilomorpha.   • One  exEnct  order,  Devonobiomorpha,  is  also  accepted   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   39  
  40. 40. CLASS  CHILOPODA   DIVERSITY   ScuEgeromorpha  (i.e.  the  synanthropic  cosmopolitan  house  cenEpede   ScuEgera  coleoptrata),  have  pseudo  faceted  eyes  resembling  the  compound   eyes  of  insects,  15  pairs  of  very  elongated  legs,  and  dorsal  respiratory   openings     There  are  also  15  pairs  of  legs  in  Lithobiomorpha  and   CraterosEgmomorpha,  a  poorly  known  group  comprising  two  species  from   New  Zealand  and  Tasmania.     The  Geophilomorpha  comprises  11  families  of  worm-­‐like  bodied   cenEpedes,  bearing  29-­‐191  pairs  of  short  legs.     The  largest  cenEpedes  (reaching  25  cm  long)  belong  to  the   Scolopendromorpha,  and  bear  21-­‐23  pairs  of  legs.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   40  
  41. 41. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   41  
  42. 42.    The  bite  of  some  Scolopendromorpha  can  inflict  serious  injury  to  humans.        ScuEgeromorpha  and  Lithobiomorpha  have  a  type  of  development  known   as  anamorphic,  in  which  segment  number  increases  during  postembryonic  life   (Anamorpha).      Contrast,  Scolopendromorpha  and  Geophilomorpha  have  an  epimorphic   development,  in  which  the  definiEve  number  of  body  segments  appears  upon   hatching  (Epimorpha).        The  condiEon  of  Cratero-­‐sEgmomorpha  is  unclear  because  they  are  not   strictly  anamorphic,  as  they  achieve  the  final  number  of  legs  aler  only  one   molt,  and  have  been  suggested  to  be  the  sister  group  of  the  Epimorpha     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   42  
  43. 43. CLASS  CHILOPODA   •   Some  species  of  cenEpedes  are  considered  venomous  to  humans,   but  their  bite  is  not  sufficiently  toxic  to  be  lethal  to  children  or  adults.     • A  bite  from  any  of  the  smaller  species  usually  produces  a  moderate   reacEon  that,  at  worst,  is  similar  to  a  bee  sEng.   • The  bite  of  the  larger  species  may  produce  local  inflammaEon,   redness,  and  swelling  –  and  occasionally  systemic  symptoms  that   disappear  in  four  to  five  hours.   •   Contrary  to  myth,  a  cenEpede  walking  on  your  skin  will  not  kill  the   Essue  or  cause  the  skin  to  rot.   •      • They  do,  however,  have  relaEvely  sharp  claws  on  their  legs  that  can   scratch.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   43  
  44. 44. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   44  
  45. 45. CLASS  DIPLOPODA   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   45  
  46. 46. Class  Diplopoda   •  Known  as  millipedes  (thousand-­‐  legged)  They  are  commonly  called   “thousand  leggers,”  even  though  they  may  only  have  60  to  400  legs.     •  Abt  12,000  known  species,  abt  4X  the  number  of  known  cenEpede  sp.   •  Primarily  slow  moving  deposit  feeders  that  plow  through  the  soil  and   decaying  organic  materials  (herbivorous)   •  Some  carnivorous  sp.  occur     •  Pairs  of  segments  have  become  fused  (  diplosegements  –  double  trunk   segments-­‐  resulEng  from  the  fusion  of  2  origInal  segment)     •  Each  double  segment  has  two  pairs  of  legs  and  contain  2  pairs  of    spiracles   and  ventral  ganglia   •  The  most  anterior  3  or  4  segments  have  only  a  single  pair  of  legs •  The  body  of  a  millipede  is  cylindrical     •  In  many  sp.  the  integument  (body  covering)  is  impregnated  with  calcium   salts  (as  in  crustaceans)  making  their    covering  more  protecEve  against   abrasion  and  predaEon  than  that  of  the  cenEpede   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   46  
  47. 47. Class  Diplopoda    As  in  the  cenEpedes,  however,  the  cuEcle  is  not  waxy    Many  sp.  lack  eyes,  but  as  many  as  80  ocelli  are  found  on  the  head  of        some  species      Compound  eyes  are  absent      Head  appendages  consist  of  pair  of  mandibles  and  a  pair  of  maxillae                    (DisEnct  second  maxillae  are  lacking  among  millipedes)      Instead  first  and  second  maxillae  on  each  side  are  fused  to  form  a  single            appendage     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   47  
  48. 48. Class  Diplopoda   •  Millipedes  consEtute  a  major  component  of  the  soil-­‐ lijer  macrofauna   •  Some  species  (e.g.  Dendrostreptus    macracanthus,   Cleidogona  scandens)  occur  in  the  forest  canopy  and   have  been  found  in  epiphytes  such  as  bromeliads     •  In  tropical  rain  forest  environments,  some  species  can   be  found  as  deep  as  20  cm  in  the  soil   •  Millipedes  are  olen  collected  in  ropng  logs  and  under   stones,  as  well  as  in  ant  nests  as  potenEal  commensals     •  Even  though  they  may  invade  houses,  they  pose  no   threat.     •  They  do  not  bite,  sEng,  cause  structural  damage,   contaminate  foodstuffs,  or  eat  fiber   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   48  
  49. 49. Class  Diplopoda   LocomoBon  and  protecBon   •  Because  of  their  numerous  legs,  the  animals  walk  slowly,  with  a  wavelike   moEon  of  the  legs  down  the  body.  Their  legs  move  simultaneously  pushing   against  the  substrate,  thus  enabling  them  move  freely  in  their  habitat.   •  In  length  they  range  from  about  0.2  to  23  cm  (about  0.1  to  9  in)   •  In  most  species  there  is  the  sEnk  glands  with  secreEons  that  repel  or  kill   insect  predators.   •  Most  sp  have  an  abundance  of  repugnatorial  glands  which  eject  a  variety   of  toxic,  repellent  secreEons  (hydrogen  cyanide  –  precursor  compound  +   enzyme  )   •  Another  protecEve  strategy  is  to  curl  into  a  spiral  or  a  ball  when   threatened   •  Millipedes  are  also  ajracted  to  lights,  and  it  is  common  to  have  them   migrate  to  lighted  areas.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   49  
  50. 50. Class  Diplopoda   Feeding   •  They  are  herbivorous   •  The  principal  mouth  structures  are  the  mandibles  modified   for  scraping  and  chewing   •  A  few  sp.  have  modified  mouth  parts  for  sucking  plant  juice   •  The  animals  live  in  dark,  damp  places  and  feed  on  decaying   plant  life,  someEmes  damaging  crops  but  also  enriching  the   soil   •  Most  millipedes  feed  on  damp  and  decaying  vegetaEon  and   leaf  lijer,  although  some  species  will  ajack  the  roots  and   lower  leaves  of  living  plants.     •  They  spend  most  of  their  life  in  the  soil.   •   Adult  millipedes  spend  cooler  days  in  soil,  debris,  and  leaf   lijer  found  under  trees.       November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   50  
  51. 51. Class  Diplopoda   DigesEon   •  A  peritrophic  membrane  lines  the  midgut  of   millipedes,  presumably  to  protect  against   abrasion   •  Food  becomesenclosed  by  this  membrane  as   it  moves  through  the  gut,  and  new  peri-­‐ trophic  membrane  is  secreted.   •  Gut  is  esenEally  a  linear  tube.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   51  
  52. 52. Class  Diplopoda   ReproducBon  and  Growth   •  Sexual   •  Usually  have  a    complex  male  copulatory  devices   that  are  modified  appendages.   •  In    some  subclass  (Pentazonia),  the  last  two  or   three  pairs  of  legs  at  the  posterior  body  end  are   transformed  into  telopods,  which  are  used  by  the   males  during  copula  to  clasp  the  female  vulva.     •  In  millipede  males  of  the  subclass   Helminthomorpha,  the  copulatory  organs  are   situated  at  the  7th  and  8th  body  rings,  replacing   one  or  two  pairs  of  walking  appendages   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   52  
  53. 53. Class  Diplopoda   ReproducBon  and  Growth   •  Sexual  reproducEon   •  Sperms  are  transferred  to  the  female  with  modified  trunk   appendages  of  the  male,  called  gonods,  or   spermatophores.   •  Eggs  are  ferElized  as  they  are  laid   •  Female  millipedes  lay  their  eggs  usually  during  the  moist   seasons.   •   It  has  been  reported  that  a  female  millipede  can  produce   as  many  as  300  eggs  at  one  Eme.     •  These  eggs  are  laid  in  the  soil  in  several  small  clusters  of  20   to  100  eggs.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   53  
  54. 54. Class  Diplopoda   ReproducBon  and  Growth   •  In  about  three  weeks,  the  eggs  hatch  into  Eny   larvae  with  only  three  pairs  of  legs.   •   As  millipedes  grow,  they  molt  from  seven  to  ten   Emes,  adding  addiEonal  body  segments  and  legs   with  each  molt.     •  Millipedes  stop  growing  when  they  reach  sexual   maturity.     •  Adults  may  live  for  two  to  five  years.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   54  
  55. 55. Class  Diplopoda   •  RespiraBon  and  CirculaBon    The  heart  is  a  chambered  dorsal  vessel    RespiraEon  is  accomplished  by  trachea,  but  spiracles   cannot  be  closed.(thus  most  are  restricted  to  moist   environments    due  to  difficulty  in  restricEng  water  loss)    Tracheae,  or  air  tubes,  open  on  the  sides  of  the  body   and  are  connected  to  one  another  on  each  side   –  Many  thus  conserve  water  by  nocturnal-­‐  that  is  by  avoiding   the  heat  of  the  day  and  becoming  acEve  only  at  night.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   55  
  56. 56. Class  Diplopoda   Diversity   •  The  144  currently  recognized  families  of  millipedes  are  classified  in   15  orders,which  are  arranged  in  three  subclasses:     »  Penicillata,   »  Pentazonia,  and     »  Helminthomorpha.     •  The  Penicillata,or  bristle  millipedes,  are  very  small  soil  dwellers  with   uncalcified  cuEcle.  The  group  contains  about  80  nominal  species     •   The  Pentazonia  (comprising  three  orders,  Glomeridesmida,   Glomerida,  and  Sphaerotheriida)  and   •  the  Helminthomorpha  possess  a  strongly  calcified  cuEcle.  The  vast   majority  of  millipede  species  belongs  to  the  Helminthomorpha.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   56  
  57. 57. Class  Diplopoda  and  Chilopoda   Millipedes  differ  from  cenEpedes  in  that  they   have  one  pair  of  short  antennae  on  the  head   and  two  pairs  of  legs  on  each  body  segment     Each  myriapod  has  a  head  region  that  is   followed  by  many  similar  segments.   CenBpedes  have  one  pair  of  legs  per  segment   and  millipedes  usually  have  two  pair  of  legs   per  segment.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   57  
  58. 58. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   58  
  59. 59. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   59  
  60. 60. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   60  
  61. 61. INTRODUCTORY  ANIMALS  BIOLOGY   ARTHROPODA  Cont’d   INSECTS  AND  CRUSTACEANS   Ms.  Juliet  Ewool   Dept.  of  Animal  Biology  &  ConservaBon  Science  (DABCS)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   61  
  62. 62. PHYLUM  ARTHROPODA    Subphylum    Uniramia                    Class  Chilopoda                      Class  Diplopoda                      Class  Insecta     (They  possess  unbranched  (uniramous)  appendages  and  Bear  a  single   pair  of  antennae)          Subphylum  Crustacea                      Class  Malascostraca                      Class  Ostracoda                      Class  Copepoda                      Class  Cirripedia                      Class  Pentastomida   (Biramous  appendages:  branched  appendage  with  2  pairs  of  antennae)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   62  
  63. 63. Subphylum  Uniramia   •  Class  Chilopoda   •  Class  Diplopoda   •  Class  Insecta   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   63  
  64. 64. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   •  Over  750,000  described  species  (most  successful   group  of  animals  on  our  planet  in  terms  of  diversity   and  number  of  species,  as  well  as  number  of   individuals   •  Among  the  best  studied  of  the  invertebrates,  in  a   large  part  due  to  their  omnipresent  impact  on   humans     –  Pollinate  most  flowering  plant  of  Agric  importance  as  well   as  transmits  various  diseases  to  man   •  Mostly  terrestrial  sp.     –  May  live  as  adults  on  land  and  have  aquaEc  larvae   •  If  aquaEc,  then  fresh  water,  few  are  truly  marine  and   others  inhabit  the  shore  between  the  Edes/saltwater   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   64   mashes    
  65. 65. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   •  INSECT  CHARACTERISTICS       •  Most  insects  share     –  the  same  general  body  plan     •  head,  thorax  and  abdomen   –  specialized  mouthparts  for  feeding,   –  a  unique  life  cycle,  and   –   the  ability  to  fly   –  Most  insects  have  mouthparts  for  eaEng  called   mandibles.     •  These  specialized  c(Introductory  Animal  Biology)  mouth  parts  are   omplex  set  of   ABCS  101   adapted  for  chewing,  sucking,  or  lapping   November  9,  2012   65  
  66. 66. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   •  In  insects,  the  thorax  is  composed  of  three  fused  segments  (3   disEnct  tagma)  -­‐  A  flexible  joint  separaEng  the  head  and   thorax   –  Three  pairs  of  jointed  walking  legs  (hexapods),  emerging  from  and   ajached  to  the  thorax  directed  ventrally   –  Usually  two  pairs  of  antennae  of  wings  carried  dorsally  on  the  thorax   •  Wings  are  out  folding  of  the  thoracic  integument  and  consist  of  two  thin   chiEnuous  sheets.         •  One  pair  of  antennae  protrudes  from  the  head,  and  the  sense   organs  include  both  simple  and  compound  eyes   –  The  main  light  receptors  are  the  pair  of  compound  eyes,  but  single-­‐   unit  eyes  (ocelli)are  usually  present  on  the  head  as  well   •  Abdomen  lacks  appendages,  except  for  a  pair  of  sensory  cerci   borne  on  the  last  abdominal  segment   •  November  9,  2012   Communicate  with  each  o01  (Introductory  Adances”  and  by  chemical   ABCS  1 ther  by  “ nimal  Biology)   called  pheromones.   66  
  67. 67. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   •  May  be  described  as  an  arEculated,   tracheated,  hexapod.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   67  
  68. 68. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   • Legs  may  be  modified  for  walking,  jumping,  swimming,  digging  or  grasping,   and  are  generally  studded  with  a  variety  of  sensory  receptors,  including   receptors  for  taste,  smell  and  touch   •   such  receptors  are  also  found  on  the  mouthparts  and  elsewhere  on  the   body   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   68  
  69. 69. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   •  Head  bears  four  pairs  of  appendages;     –  one  pair  of    uniramous  antennae   –  Three  pairs  of  mouth  parts   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   69  
  70. 70. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   In  sequence,  the  mouthparts  are  the  mandibles,  the  maxillae,  and  a  pair  of   second  maxillae  that  are  fused  to  form  a  single  appendage  called  the   Labium.  The  mandiles  are  sheilded  anteriorly  by  a  downwards  extension  of   the  head  called  the  labrum.   (Introductory  Animal  Biology)   November  9,  2012   ABCS  101   70  
  71. 71. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   •  Morphology  of  these  mouthparts  varies   considerably  according  to  the  insect’s  feeding   biology   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   71  
  72. 72. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   LocomoBon   •  Movement  in  insects  depends,  as  it  does  in  vertebrates,  on  muscles   contracEng  and  pulling  on  jointed  limbs  or  other  appendages.     •  The  muscles  are  within  the  body  and  limbs,  however,  and  are  ajached  to   the  inside  of  the  cuEcle.     •  A  pair  of  antagonisEc  muscles  is  ajached  across  a  joint  in  a  way  which   could  bend  and  straighten  the  limb.     •  Many  of  the  joints  in  the  -­‐insect  are  of  the  "peg  and  socket"  type.     •  They  permit  movement  in  one  plane  only,  like  a  hinge  joint,  but  since   there  are  several  such  joints  in  a  limb,  each  operaEng  in  a  different   direcEon,  the  limb  as  a  whole  can  describe  fairly  free  direcEonal   movement.     •  Insects  move  by  walking,  jumping,  running,  swimming  etc.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   72  
  73. 73. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   Walking   •  The  characterisEc  walking  pajern  of  an  insect  involves   moving  three  legs  at  a  Eme.  The  body  is  supported  by  a   "tripod"  of  three  legs  while  the  other  three  are  swinging   forward  to  a  new  posiEon.     •  On  the  last  tarsal  joint  are  claws  and,  depending  on  the   species,  adhesive  pads  which  enable  the  insect  to  climb  very   smooth  surfaces.     •  The  precise  mechanism  of  adhesion  is  uncertain.     •  ModificaEon  of  the  limbs  and  their  musculature  enables   insects  to  leap,  e.g.  grasshopper,  or  swim,  e.g.  water  beetles.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   73  
  74. 74. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   Flying   •  In  insects  with  relaEvely  light  bodies  and  large  wings  such  as  bujerflies   and  dragonflies,  the  wing  muscles  in  the  thorax  pull  directly  on  the  wing   where  it  is  arEculated  to  the  thorax,  levering  it  up  and  down.   •   Insects  such  as  bees,  wasps  and  flies,  with  compact  bodies  and  a  smaller   wing  area  have  indirect  flight  muscles  which  elevate  and  depress  the  wings   very  rapidly  by  pulling  on  the  walls  of  the  thorax  and  changing  its  shape.     •  In  both  cases  there  are  direct  flight  muscles  which,  by  acEng  on  the  wing   inserEon,  can  alter  its  angle  in  the  air.     •  During  the  down  stroke  the  wing  is  held  horizontally,  so  thrusEng   downwards  on  the  air  and  producing  a  liling  force.     •  During  the  upstroke  the  wing  is  rotated  verEcally  and  offers  lijle   .     resistance  during  its  upward  movement  through  the  air November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   74  
  75. 75. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   ADAPTATIONS  FOR  FLIGHT     •  Insects  are  adapted  for  flight  by  having  a  lightweight   body,  wings,  and  strong  muscles  to  power  flight.     –  Insects  were  the  first  animals  to  have  wings.     –  Flight  was  a  great  evoluEonary  innovaEon.  Flying  insects   were  able  to  reach  previously  inaccessible  food  sources   and  to  escape  quickly  from  danger.     –  An  insect’s  wings  develop  from  saclike  outgrowths  of  the   body  wall  of  the  thorax.   –   Most  insects  have  two  pairs  of  wings.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   75  
  76. 76. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   Feeding   •  Insects  feed  on  variety  of  nutriEve  sources,  including  plants  and  animal   Essues  and  on  fluids   •  It  is  not  possible  to  make  very  useful  generalizaEons  about  the  feeding  methods  of  insects   •  their  mouth  parts,  hinged  to  the  head  below  the  mouth,  extract  or   manipulate  food  in  one  way  or  another   –  modified  and  adapted  to  exploit  different  kinds  of  food  source   •  •  The  basic  pajern  of  these  mouth  parts  is  the  same  in  most  insects  but  in  the   course  of  evoluEon  they  have  evolved.   The  least  modified  are  probably  those  of  insects  such  as  caterpillars,  grasshoppers,   locusts  and  cockroaches  in  which  the  first  pair  of  appendages,  mandibles,  form   sturdy  jaws,  working  sideways  across  the  mouth  and  cupng  off  pieces  of   vegetaEon  which  are  manipulated  into  the  mouth  by  the  other  mouth  parts,  the   maxillae  and  labium.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   76  
  77. 77. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   •  Aphids  for  eg.    feed  on  plant  juices  that  they  suck  from  leaves  and  stems.   Their  mouthparts  are  greatly  elongated  to  form  a  piercing  and  sucking   proboscis.  The  maxillae  fit  together  to  form  a  tube  which  can  be  pushed   into  plant  Essues  to  reach  the  food-­‐conducEng  vessels  of  the  phloem  and   so  extract  nutrients.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   Aphid  mouth  parts  are  elongated  and  modified  to  pierce        plant  Essue  to  suck  up  plant  juices.   77  
  78. 78. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   •  The  mosquito  has  mandibles  and  maxillae  in  the  form  of  slender,  sharp   stylets  which  can  cut  through  the  skin  of  a  mammal  as  well  as  penetraEng   plant  Essues.     •  To  obtain  a  blood  meal  the  mosquito  inserts  its  mouth  parts  through  the   skin  to  reach  a  capillary  and  then  sucks  blood  through  a  tube  formed  from   the  labrum  or  "front  lip"  which  precedes  the  mouth  parts.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   78  
  79. 79. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   Feeding   •  Another  tubular  structure,  the  hypopharynx,  serves  to  inject   into  the  wound  a  substance  which  prevents  the  blood  from   clopng  and  so  blocking  the  tubular  labrum.     •  In  both  aphid  and  mosquito  the  labium  is  rolled  round  the   other  mouth  parts,  enclosing  them  in  a  sheath  when  they  are   not  being  used.   •  In  the  bujerfly,  only  the  maxillae  contribute  to  the  feeding   apparatus.     –  The  maxillae  are  greatly  elongated  and  in  the  form  of  half  tubes,  i.e.  like  a   drinking  straw  split  down  its  length.     –  They  can  be  fijed  together  to  form  a  tube  through  which  nectar  is  sucked   from  the  flowers.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   79  
  80. 80. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   Feeding     •  The  housefly  also  sucks  liquid  but  its  mouthparts  cannot   penetrate  Essue.  Instead  the  labium  is  enlarged  to  form  a   proboscis  which  terminates  in  two  pads  whose  surface  is   channelled  by  grooves  called  pseudotracheae.     •  The  fly  applies  its  proboscis  to  the  food  and  pumps  saliva   along  the  channels  and  over  the  food.     •  The  saliva  dissolves  soluble  parts  of  the  food  and  may  contain   enzymes  which  digest  some  of  the  insoluble  majer.     •  The  nutrient  liquid  is  then  drawn  back  along  the   pseudotracheae  and  pumped  into  the  alimentary  canal.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   80  
  81. 81. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   Feeding     •  The  esophagus  is  highly  muscularized  and  serves  as  a  pump,  moving  food   into  a  crop  for  storage  and/or  preliminary  digesEon   •  A  proventriculus  is  generally  present,  funcEoning  as  a  valve  to  regulate  the   passage  of  food  and  in  some  species  to  grind  ingested  food   •  DigesEon  and  absorpEon  occur  in  the  mid  gut  and  it  associated  gastric   ceca   •  The  walls  of  the  mid  gut  are  olen  lined  by  peritrophic  membrane,  as  in   the  Diplopods  (membrane  is  discarded  and  renewed  periodically).   •  SymbioEc  bacteria  and  protozoans  harboured  in  the  gastric  ceca  of  many   species  parEcipate  in  the  digesEve  process   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   81  
  82. 82.                Subphylum  Uniramia                                Class  Insecta     (a)  an  insect   (b)Sagijal  cross  secEon  through  a  formica  worker  showing   November  9,  2012   internal  anatomy     ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   82  
  83. 83. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   The  alimentary  canal  of  an  insect   Some  insects  may  house  receptors  that  monitor  the  degree  to  which   the  body  is  stretched  during  feeding   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   83  
  84. 84. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   ExcreEon   •  ExcreEon  is  accomplished  by  2  to  many  slender  Malpighian   tubules  which  receives  metabolic  wastes  from  the  blood   and  aler  concentraEng  them,  discharge  them  into  the   intesEnes   •  Uric  acid  is  the  primary  end  product  of  protein  metabolism   among  insects;  this  non  toxic  nitrogenous  compound  is   excreted  in  nearly  dry  solid  forms.   •  Several  mechanisms  are  involved  in  insect  waste  eliminaEon     •  Many  insects  also  posses  nephrocytes  as  found  in  arachnids   •  Before  waste  reaches  the  anus,  most  of  the  water  is  resorbed   from  the  fecal  material  by  the  rectal  glands  of  the  hindgut     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   84  
  85. 85. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   85  
  86. 86. ExcreBon   Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   •  Insects  eliminate  a  significant  fracEon  of  their  nitrogenous  wastes  as   water-­‐  insoluble  uric  acid  and  related  compounds   •  Such  compounds  are  eliminated  from  the  body  in  nearly  dry  forms,  as   most  of  the  water  in  the  urine  is  resorbed  in  transit  through  the  rectum   •  This  is  an  outstanding  physiological  adaptaEon  for  terrestrial  existence   •  Waste  products,  notably  a  soluble  derivaEve  of  uric  acid,  are  acEvely   transported  from  the  blood  into  the  distal  porEon  of  the  malpighian   tubules   •  Increased  acidity  in  the  proximal  porEon  of  the  tubules  causes  the  uric   acid  to  precipitate  out  of  soluEon   •  Most  of  the  water  contained  in  the  urine  is  then  resorbed  during  its   passage  through  the  rectum   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   86  
  87. 87. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   ExcreEon   The  major  excretory  organs  are  called  Malpighian  tubules   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   There  are  abt  250  pairs  found  in  insect  hemoceal   November  9,  2012   87  
  88. 88. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   Gaseous  exchange   •  One  pair  of  spiracles  opening  into  the  tracheal  system  is  found  on  the   thorax,  with  addiEonal  pairs  of  spiracles  located  on  many  of  the  abdominal   segments   •  The  trachea  are  lined  by  a  cuEcle,  which  is  shed    and  resecreted  by  the   underlying  epidermia  each  Eme  the  insect  molts,  and  the  tubules  are  kept   from  collasping  by  means  of  chiEnuous  rings  embeded  in  the  walls   •  The  trachae  Essue  branch  to  form  a  network  of  smaller  tubules  called   tracheoles;  which  are  less  then  1  um  in  diameter.   •  These  branch  again  and  terminate  directly  on  the  insect’s  Essue.  Thus,  gas   is  exchanged  between  the  Essues  and  the  environment  without  the   involvement  of  the  blood  circulatory  system     •  Some  insects  species  lack  trachea,  either  as  iology)   or  during  development     ABCS  101  (Introductory  Animal  B adults   88   November  9,  2012  
  89. 89. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   Gaseous  exchange   Largely  terrestrial  thus  to  cope,  gas  exchange  have  been  internalized  by   means  of  tracheal  system   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   89  
  90. 90. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   ReproducEon   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   90  
  91. 91. Insect  CopulaBon   –  •  All  insects  have  internal  ferElizaEon   –  •  Most  insects  copulate  ’normally’   •  –  the  male  and  female  genitalia  engage  and  sperm  are   –  transferred  to  site(s)  of  sperm  storage.   –  •  Sperm  maybe  transferred  free  or  in  a  sperm   –  package  -­‐  spermatophore   –  •  Some  species  have  ‘traumaEc’  inseminaEon   •  –  paragenital  system   •  –  e.g.  Cimicid  bugs  (bedbugs  –  Vägglöss)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   91  
  92. 92. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   ReproducEon  and  development   Most insects reproduce sexually 101  (Introductory  Animal  Biology)   November  9,  2012   ABCS   92  
  93. 93. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   Some reproduce asexually – Parthenogenesis – Aphids (Homoptera)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   93  
  94. 94. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   Sexual  reproducBon   •  Sexes  are  separate  and  ferElizaEon  is  internal  (several  molts   during  development)   INSECT  LIFE  CYCLE     •   Insect  development  is  unique  among  arthropods     •  Insects  have  a  unique  life  cycle  compared  with  other   arthropods.     –  During  development,  a  young  insect  undergoes   metamorphosis.     •   Metamorphosis  is  a  dramaBc  physical  change,  which  can  be  complete  or   incomplete.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   94  
  95. 95. •  Sexual  reproducEon  in  insects   –   Insect  lifecycles  -­‐  three  fundamentaltypes              1.  Ametabolous  –  no  metamorphosis                2.  Hemimetabolous  –  incomplete  metamorphosis  (no                                                                                                pupal  stage)        There  are  several  developmental  stages  called  nymphal  stages  and     gradual  metamorphosis  (change  in  body  form)  to  the  adult  form                            3.  Holometabolous  –  full  /  complete    metamorphosis                                                                                            with  4  disEnct  stages  in  the  life  cycle;                                                                                                                    Egg  –  Larva  –  pupa  –  adult     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   95  
  96. 96. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   96  
  97. 97. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   Incomplete  metamorphosis   •  •  •  November  9,  2012   A  smaller  number  of  insect  species   undergo  incomplete  metamorphosis.     –  During  incomplete  metamorphosis,   the  egg  hatches  into  a  juvenile,  or   nymph,  that  looks  like  a  small,   wingless  adult.     –  A]er  several  molts,  the  nymph   develops  into  a  sexually  mature   adult.     ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   97  
  98. 98. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   98  
  99. 99. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   Complete  metamorphosis   •  In  complete  metamorphosis,  the   wingless  larva  grows  in  size  and   passes  through  a  number  of   molts  that  are  characterisBc  for   its  species.     •  –  The  four  stages  in  a  complete   metamorphosis  life  cycle  are  the   egg,  the  larva,  the  pupa,  and  the   adult.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   Almost  all  insect  species  undergo  complete  metamorphosis.     99  
  100. 100. November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   100  
  101. 101. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   •  Insects  are  successful  because   –  Of  numbers.  More  species  than  all  other  classes  of   animals  combined.  (what  the  lack  in  size,  they   make  up  in  sheer  numbers)   –  They  have  an  extra  ordinary  ability  to  adapt  to   changes  in  the  environment  (Believed  they  can   inherit  the  earth)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   101  
  102. 102. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   SECRETS  OF  THEIR  SUCCESS   –  Body  plan  modified  and  specialized  in  so  many  ways  that  insects  have   been  able  to  adapt  to  an  incredible  number  of  life  styles   –  They  have  filled  almost  every  variety  of  ecological  niche   –  Their  ability  to  fly  rapidly  through  the  air   •  Wings  and  small  size  facillitate  their  wide  distribuEon   –  Body  is  well  proteced  by  tough  exoskeleton,  which  also  helps  to   prevent  water  loss  by  evaporaEon   –  ProtecEve  mechanism  such  as  mimcry,  protecEve  coloraEon  and   aggressive  behavior   –  Metamorphosis  divides  the  insect  into  different  stages     •   a  strategy  that  has  the  advantage  of  placing  larval  forms  into  their  own   niches  so  that  they  do  not  have  to  compete  with  adults  for  food  or   habitats.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   102  
  103. 103. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   –  Tremendous  numbers  of  species  largely  ajributed   to  the  feeding  specializaEon,  dispersal  capabiliEes   and  predaEon  avoidance  possibiliEes  associated   with  evoluEon  of  flight  (no  other  invertebrate  and   relaEvely  few  vertebrates  sp.,  have  evolved  this   capability)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   103  
  104. 104. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   SOCIAL  INSECTS     •  What  are  the  characterisBcs  of  social  insects?     •  Social  insects  have  elaborate  social  systems  involving   specializaBon  of  labor,  parental  care,  and  communicaBon   between  individuals.     –  The  role  that  an  individual  plays  in  a  colony  is  called  a  caste.     –  Caste  is  determined  by  a  combinaBon  of  heredity,  diet,   hormones,  and  pheromones.     –  Social  insects  include  honeybees  and  termites.     –  A  honeybee  hive  contains  a  queen,  workers,  and  drone  males.     –  Termites  have  kings  as  well  as  queens.  Workers  gather  the   food,  raise  the  young,  and  excavate  tunnels.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   104  
  105. 105. Subphylum  Uranimia  -­‐  Class  Insecta   Female  caste  members  of  termites   (a)  Queen  (b)  Worker  (c)  Soldier  (d)  Secondary  queens  (e)  TerEary  queen   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   105  
  106. 106. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   •  Insect  social  systems  encompasses  many  important   issues  in  behavioral  ecology  and  evoluEonary  theory   •  Many  hymenopterans  (ants,  bees,  wasp,  termits)  are   eusocial  (true  social  insects)   –  They  form  colonies  composed  of  more  or  less  sterile   workers  and  one  or  more  reproducEve  queens.   •  Queens  exhibit  mulEple  generaEons  within  a  colony  (protected   and  cared  for  by  her  offsprings)   •  Queens  aler  maEng  loose  their  wings  and  build  nests  where  she   then  lays  eggs  who  forms  the  worker  caste.   November  9,  2012   –  Workers  take  care  of  the  nest,  care  for  the  embryos  and  larvae,  defend  the   nest  and  forage  for  food.   –  Some  workers  develop  into  soldiers,  morphologically  and  behaviorally   106   specialized  for  ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   defense  and  aggression.  
  107. 107. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   •  CommunicaEon  is  through  a  complex  system  of   mechanical  and  chemical  cues.   •  Males  are  produced  only    aler  the  colony  has  achieved     a  substanEal  size,  aler  several  years.   –  The  queen  produces  males  delibrately,  by  releasing  eggs   without  ferElizing  them  (haploid-­‐  pathogeneEcs)     »  Winged,  do  no  work  and  are  chased  out  of  the  colony  by   workers   •  Some  diploid  embryo  however  develop  into  winged   reproducEves  (future  queens)     –  the  quality  of  food  and    hormonal  Etres  are  altered   •  Males  dies  soon  aler  maEng  and  queens  develop  new   nests  thus  iniEaEng  new  colonies       November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   107  
  108. 108. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   •  Bees  also  exhibit  social  behaviors   –  Workers  are  always  diploid  females   •  Care  for  queens  and  offsprings,  scouEng  out  suitable   nest  sites,  and  controlling  nest  temperature     –  These  roles  change  as  workers  age  (and  exhibit  altered   hormonal  concentraEons)   –  Males  are  always  haploid,  do  no  work  and  are   eventually  expelled.   –  Queens  mate  briefly  and  store  enough  eggs  to  last   a  life  Eme.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   108  
  109. 109. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   •  Unlike  ants  and  bees  termits  queens  cannot   control    the  sex  of  their  offsprings   –  Workers  may  be  males  or  females   •  Both  sterile  and  blind   –  Workers  in  primiEve  species  are  made  up  of   developmentally  arrested  larval  stages  called   Pseudergates  (“false  workers”)   •  These  can  remain  workers  for  life  or  metamorphose   into  winged  reproducEves  and  find  new  colonies,  or   into  soldiers     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   109  
  110. 110. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   DIVERSITY   •  Two  sub  class   –  Apterygota-­‐wingless  insects   •  Order  Thysanura-­‐  silverfish  or  bristletail   •  Order  Collembola-­‐  springtail   –  Pterygota-­‐  winged  insects   •  Abt  29  0rders   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   110  
  111. 111. •  Psocoptera  (book  lice,  bark  lice)   Protura  (small,  wingless  insects)   •  Mallophaga  (biEng  lice)   Collembola  (springtails)   •  Siphunculata  (sucking  lice)   Thysanura  (silverfish)   •  Hemiptera  (true  bugs)   Diplura  (bristletails)   •  Thysanoptera  (thrips)   Ephemeroptera  (mayflies)   •  Neuroptera  (lacewings,  antlions,   Odonata  (dragonflies,  damselflies)   manEs  flies)   Plecoptera  (stoneflies)   •  Coleoptera  (beetles)  300  000  spp   Grylloblatodea  (grylloblajas)   •  Strepsiptera  (stylops)   Orthoptera  (crickets,  grasshoppers,   •  Mecoptera  (scorpionflies)   locusts)   •  Siphonaptera  (fleas)   •  Phasmida  (sEck  insects,  leaf  insects)   •  Diptera  (true  flies,  mosquitoes)   •  Dermaptera  (earwigs)   •  Lepidoptera  (bujerflies,  moths)  200   •  Embioptera  (embiids)   000  spp   •  Dictyoptera  (cockroaches,  manEds)   •  Trichoptera  (caddis  flies)   •  Isoptera  (termites)   •  Hymenoptera  (bees,  ants,  wasps,   111   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   •  Zoraptera  (terrestrial  lice)   hornets)  100  000  spp   •  •  •  •  •  •  •  •  • 
  112. 112. Subphylum  Uranimia     Class  Insecta   •  •  •  •  •  •  •  •  •  November  9,  2012   (a)  An  aperygote   (b)  frui~ly   (c)  leaf  cujer   (d)  mosquito   (e)  Bujerfly   (f)  Termites   (g,h)  beetles   (i)    grasshopper   (J)  larvae  of  a  caddisly   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   112  
  113. 113. Subphylum  Uniramia     Class  Insecta   Insect  diversity   •  Insect  orders     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   113  
  114. 114. Insect  order  populaEons  in  relaEon  to  life  on  earth   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   114  
  115. 115. ARTHROPODA   Subphylum  Crustacea                      Class  Malascostraca                      Class  Ostracoda                      Class  Copepoda                      Class  Cirripedia                      Class  Pentastomida   (Biramous  appendages:  branched  appendage  with  2  pairs  of   antennae)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   115  
  116. 116. SUBPHYLUM  CRUSTACEANS   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   116  
  117. 117. CRUSTACEANS   –  bilateral  symmetry   –   eucoelomic  (true  coelom)   –   high  degree  of  cephalizaEon  =  well  developed  head  with   sensory  organs   –   specialized  segmentaEon  (metamerism)  =  tagmata   –  triploblasEc  structure  (endoderm,  mesoderm  and   ectoderm)   –  all  organ  systems  are  present   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   117  
  118. 118. SUBPHYLUM  CRUSTACEANS   CRUSTACEANS     •  Like  chelicerates,  crustaceans  have  appendages  on  their  abdomen   •  Unlike  chelicerates,  crustaceans  have  mandibles  that  are  adapted   for  feeding  and  have  two  antennae   –  Some  crustaceans  are  sessile,  which  means  that   they  are  permanently  ajached  to  something.     •  Barnacles  are  an  example  of  a  sessile  crustacean.     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   118  
  119. 119. most  crustaceans  have  between  16   and  20  segments  some  have  many   more   •  !  different  segments  in  different   groups  may  have  fused  to  form  a   head  or  cephalothorax   •   crustaceans  have  a  cephalothorax   and  an  abdomen   •  !  head  fused  to  thoracic  body   segments  to  form  a  cephalothorax   •  !  abdomen  is  formed  of  the   posterior  segments   •  !  telson  (tail)  with  uropod   •  !  first  walking  leg  is  chelate   (cheliped)   •  !  two  pairs  of  antennae  (one  pair   of  antennae  and  one  pair  of   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   119   antennules)   •  November  9,  2012  
  120. 120. SUBPHYLUM  CRUSTACEANS   •  The  two  pairs  of  antennae  are  the  sites  of  chemoreceptor  and   tacEle  sense  organs,  the  2nd  pair  of  antennae  are  especially   long.   •  !  one  pair  of  mandibles  (crustaceans  are  the  aquaBc   mandibulates)   –  Mandibles  are  short  and  heavy  with  the  opposing  surface  used  in   grinding  and  biEng  of  food   •  !  two  pairs  of  maxillae  on  the  head   –  Behind  the  mandibles  are  two  pairs  of  accessory  feeding  appendages,   the  first  and  second  maxillae.   •  The  appendages  of  the  first  3  segments  of  the  thorax  are  the   maxillipeds,  which  aid  in  chopping  up  food  and  passing  it  to   the  mouth.   •  The  4th  segement  of  the  thorax  has  a  pair  of  large  chelipeds  or   pinching  claws     November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   120  
  121. 121. SUBPHYLUM  CRUSTACEANS   •  The  last  four  thoracic  segments  have  pairs  of  walking  legs   •  The  appendages  of  the  first  abdominal  segment  are  part  of   the  reproducEve  system  and  funcEon  in  the  male  as  sperm  –   transferring  structures.   •  The  four  abdominal  segements  are  paired  swimmerets,  small   paddle-­‐like  structures  used  by  some  decapods  for  swimming   and  by  females  of  all  species  for  holding  eggs.   •  Each  branch  of  the  sixth  abdominal  appendages  which  are   called  uropods;  consists  of  a  large  flajened  structure  together   with  the  flajened  telson,the  posterior  end  of  the  abdomen,   they  form  a  fan-­‐shaped  tail  fin  used  for  swimming  backwards.   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   121  
  122. 122. •  !  usually  one  pair  of  appendages  on  each  body  segment   •  !  all  appendages  except  the  first  pair  of  antennae  in  present-­‐day   crustaceans  are  biramous  (two-­‐branched)   •          •  !  body  is  covered  with  secreted  cuBcle  of  protein,  chiBn  and  calcareous   material   •  !  cuBcle  is  thinner  around  joints  for  movement   –  !  tergum  is  the  dorsal  cuBcle  plate  on  each  segment  not  covered  by  carapace   –  !  sternum  is  the  ventral  cuBcle  on  each  segment   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   122  
  123. 123. –  Almost  all  crustaceans  have  a  disEncEve  larval  form  called  a  nauplius.     –  Isopods  are  the  only  crustaceans  that  are  truly  terrestrial.  Pill  bugs  are   examples  of  isopods.     –  Some  aquaEc  crustaceans  are  quite  small.     •  Common  examples  include  fairy  shrimps,  water  fleas,  and  copepods.     –  Another  small  marine  crustacean,  commonly  known  as  krill,  is  the  chief  food  source   for  many  marine  species.     •  •  •  •  •  mainly  marine,  many  freshwater,  a  few  are  terrestrial   !  Class  Malacostraca  is  the  largest  group  (lobsters,  crabs,  shrimps,  beach   hoppers  and  many  others)   !  walking  legs,  mouthparts,  chelipeds  and  swimmerets  have  all  become  modified   for  different  funcEons  from  a  common  biramous  appendages  (they  are  serially   homologous)   !  crustaceans  have  segmented  nervous  and  muscular  systems November  9,  2012     ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   123  
  124. 124. •  Senses   sense  organs  include:  compound  eyes  formed  of  ommaBdia,  tacBle  hairs   (especially   •  on  chelae  and  mouthparts  and  telson);  chemoreceptors  for  taste  and  smell  on   •  antennae,  mouthparts  and  other  places;  statocysts  open  on  dorsal  side  at  the   base  of   •  each  first  antennae  (in  crayfish)  with  chiEnous  lining  and  sand  grains  that  act  as   •  statoliths  which  are  replaced  a]er  each  molt   •  !  Each  hexagonal  ommaBdia  of  the  eye  is  covered  by  a  transparent  part  of  the   cuBcle  =   •  cornea;  each  ommaBdia  acts  as  a  “Bny  eye”  with  pigment  cells  between  them   that   •  form  a  collar  to  separate  ommaEdia;  in  bright  light,  each  ommaBdia  only  “sees”  a   •  limited  area  of  the  field  of  view  to  form  a  mosaic  image;  at  night,  distal  and   •  proximal  pigment  cells  can  separate  so  light  hits  mulBple  reBnal  cells  in  mulBple   •  ommaEdia  to  form  a  superimposed  conEnuous  image  that  is  not  mosaic,  but  less   November  9,  2012   ABCS  1 124   •  precise  –  this  makes  the  most  o01  (he  limited  available  light  at  night   f  t Introductory  Animal  Biology)   • 
  125. 125. •  Feeding   •  Feeding  Habits  of  Crustaceans   •  !  much  variaEon  in  feeding  habits  of  crustaceans  and  some   can  shil  feeding  strategies  (eg.   •  pistol  shrimp  use  their  enlarged  chela  to  snap  shut  very  fast   and  form  a  cavitaEon  bubble   •  that  can  stun  prey)   •  !  chelipeds  are  used  in  prey  capture  and  mandibles  and   maxillae  and  other  mouthparts  used   •  in  ingesEng  food   •  !  crustaceans  can  be  suspension  feeders,  predators  or   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   125   scavengers  
  126. 126. •  ExcreEon   •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  green/antennal  or  maxillary  glands  depending  on  where  they  open  at  are  paired   tubular  structures  for  excreEon;  crustaceans  lack  Malpighian  tubules   !  freshwater  crustaceans  have  green  glands  that  form  a  dilute  low-­‐salt  urine  for   osmoEc  balance;  some  salt  is  lost  with  the  urine  but  is  replaced  by  salt  absorpEon   through  the  gills  (lijle  nitrogenous  waste  is  actually  excreted  by  the  green  glands)   !  excreBon  of  primarily  ammonia  occurs  primarily  by  diffusion  across  thin  areas  of   the  cuBcle  and  gills   !  marine  crustaceans  have  kidneys  for  salt  and  water  balance  (osmoregulaBon)   !  nervous  system  is  composed  of  a  pair  of  supraesophageal  ganglia  with  nerves  to  the   eyes  and  two  pairs  of  antennae  which  is  joined  to  a  subesophageal  ganglion  with   nerves  to  the  mouth,  appendages,  esophagus  and  antennal  glands;  paired  ventral  nerve   cords  with  a  pair  of  ganglia  in  each  segment  and  peripheral  nerves  to  appendages,   •  muscles,  etc November  9,  2012   .   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   126  
  127. 127. RESPIRATION   •  Crustaceans  breathe  by  using  gills     •  !  efficient  gills  for  respiraBon   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   127  
  128. 128. •  CirculaEon   •  “open”  circulatory  system  with  blood  leaving  the  dorsal   heart  through  short  arteries   •  to  the  hemocoel  and  back  to  the  heart  through  venous   sinuses;  arteries  possess  valves   •  to  prevent  backflow   •  !  hemolymph  may  be  colorless,  reddish  or  bluish  due  to   hemocyanin  (copper  containing   •  respiratory  pigment  or  hemoglobin  (iron  containing   respiratory  pigment);  hemolymph   •  can  clot  to  prevent  loss  in  minor  injuries  and  ameboid  cells   release   November  9,  2012   clopng  proteins   (Introductory  Animal  Biology)   ABCS  101   128  
  129. 129. ReproducEon   •    gonopore  posiBon  varies  usually  near  the  5th  pair  of  walking  legs  in   males  &  the  3rd  pair  of  walking  legs  in  females;  opening  to  the  seminal   receptacle  is  near  the  4th    and  5th  pairs  of  walking  legs  in  females   •  !  considerable  specializaEon  of  appendages  has  occurred  in  many   derived  groups  such  as  the  crayfishes   •  •  •  •  •  •  •  •  most  crustaceans  have  separate  sexes  with  specializaBons  for  copulaBon  and  ways  of   brooding  their  eggs   !  barnacles  are  monoecious  but  uBlize  cross-­‐ferBlizaBon  with  other  individuals  via  a   very  long  penis  (relaEve  to  body  size)  as  sessile  adults   !  ostracods  and  some  copepods  are  o]en  parthenogeneBc   !  the  ancestral  most  common  type  of  larva  in  crustaceans  is  a  nauplius  larva  with  three   pairs  of  appendages,  uniramous  first  antennules,  biramous  antennae  and  biramous   mandibles  all  used  for  swimming  with  gradual  changes  to  an  adult  form  through  a   •  series  of  molts  or  only  a  fews  molts  (eg.  barnacles)   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   129  
  130. 130. SUBPHYLUM  CRUSTACEANS   •  •  •  •  •  •  Class  Malacostraca   Class  Branchiopoda   Class  Ostracoda   Class  Copepoda   Class  Pentastomida   Class  Cirripeda   November  9,  2012   ABCS  101  (Introductory  Animal  Biology)   130