Owady są doskonale przystosowane do życia nieomal w każdych warunkach. Bardzo szybko mogą też zaadaptować się w środowisku, które gwałtownie się zmienia.

Spośród ponad miliona gatunków zwierząt, które zostały naukowo opisane i nazwane, grubo powyżej 800000 to gatunki owadów. Nieopisanych jeszcze gatunków owadów może być milion, dziesięć milionów, a nawet kilkanaście milionów. Liczebność większości gatunków owadów jest bardzo duża. Występują one nieomal wszędzie. Taka różnorodność tych zwierząt jest dobrym wskaźnikiem zdolności przystosowawczych i funkcjonalności ich planu budowy ciała. Wszystkie owady są zbudowane według tego samego planu: są niewielkie, oddychają tchawkami, miękkie części ciała są osłonięte twardą, zewnętrzną okrywą, która jest jednocześnie ich szkieletem.

U dorosłych owadów wyróżnić można trzy rejony ciała: głowę, na której są umieszczone odnóża gębowe, oczy i czułki; tułów z trzema parami odnóży krocznych i zazwyczaj jedną lub dwoma parami skrzydeł; odwłok, w którym zlokalizowana jest większość narządów wewnętrznych.

Sztywna rurowata osłona ciała jest bardziej twarda niż wewnętrzny jednolity, prętowaty szkielet o tej samej masie. Konstrukcja ciała owadów, wsparta o takie rurowate systemy, jest dzięki temu lżejsza i przy tym wybitnie mocna oraz odporna na przeciążenia.

Budowa szkieletu zewnętrznego

Kutikula, czyli zewnętrzny szkielet owada, jest zbudowana głównie z brązowej, rogopodobnej chityny, która jest substancją elastyczną i przepuszczalną, tak więc w czystej postaci nie jest ani szczególnie wytrzymała, ani wodoodporna. Jednak jest ona wzmocniona przez twarde białko zwane sklerotyną i uszczelniona substancjami woskowymi. Sztywne rury i płyty opasujące części miękkie są twarde i mocne oraz całkowicie nieprzepuszczalne – nawet w obrębie ruchomych stawów kutikula jest wodoodporna. Oznacza to. że owad może być aktywny prawie w każdych warunkach.

Niestety posiadanie twardego szkieletu zewnętrznego ma też i minusy. Nie może się on rozciągać i rosnąć tak jak miękka, elastyczna skóra, toteż owad, jeśli ma rosnąć, musi zrzucać twardy oskórek i zastępować go nowym, większym. Nowa kutikula pojawia się pod starą, która stopniowo staje się cieńsza i bardziej delikatna, ponieważ jej chityna jest rozpuszczana i absorbowana przez ciało owada. W końcu stara kutikula pęka, zazwyczaj na tylnym końcu ciała, i wychodzi z niej owad okryty nowym, błyszczącym oskórkiem.

Na tym etapie nowa kutikula jest jeszcze miękka i wciągając powietrze albo wodę do wnętrza ciała, owad może ją naciągnąć i napiąć do nowych rozmiarów. W ciągu kilku godzin chityna twardnieje i jest wzmacniana sklerotyną. Tak powstaje nowa powłoka ciała owada, a cały ten proces nazywamy linieniem.

Wylinka jest bardzo trudnym okresem w życiu owadów i często kończy się dla nich tragicznie. Wiele z nich w tym czasie ginie lub jest zjadanych przez drapieżniki. Z tego względu powiększanie rozmiarów ciała jest dla insektów dużym problemem i jest to jedna z przyczyn ich niewielkich rozmiarów ciała. Zbyt duży owad pod wpływem własnej masy nie utrzymałby właściwej postawy ciała w czasie wylinki, kiedy jego szkielet staje się zbyt miękki. Z tej przyczyny na lądzie naprawdę duże owady nie występują. Największy współcześnie żyjący na Ziemi gatunek owada to żuk herkules, który waży 100 gramów.

Innym czynnikiem ograniczającym rozmiary ciała owadów jest ich sposób oddychania. U większości owadów powietrze dochodzi bezpośrednio do tkanek przez rozgałęziony system drobniutkich mreczek, które są nazywane tchawkami.

Tak zbudowany układ oddechowy dobrze funkcjonuje u małych owadów, ponieważ rurki tchawek są krótkie i gazy wędrują nimi bez większych problemów. Jednakże wraz ze wzrostem wielkości ciała, tchawki muszą się wydłużać i z tej przyczyny powietrze ma tendencję do zalegania w nich. Duży owad po prostu wpompowuje i wypompowuje powietrze, ale istnieje granica długości tchawek, przy której taki układ oddechowy przestaje efektywnie działać. Wielki owad nie mógłby wchłaniać wystarczająco dużej ilości powietrza i chociaż duże owady egzystowały w okresie kar-bońskim ok. 290 min lat temu (np. ważki o rozpiętości skrzydeł 68 cm), to wyginęły wraz z pojawieniem się wielkich zwierząt, takich jak gady i ssaki.

Małe rozmiary ciała mają jednak i swe zalety. Drobny owad potrzebuje mało pokarmu i mało tlenu. więc może egzystować na bardzo małym obszarze. W rezultacie owady mogą zasiedlać wszystkie rodzaje niegościnnych dla innych zwierząt środowisk, wybierając dla siebie dogodne mikro-środowiska. Żyjąca w wodzie larwa komara, na przykład, może żyć na czubku drzewa i pływać w miniaturowym basenie wody położonym w rozwidleniu gałęzi.

Długość życia

Problemem wiążącym się z małymi rozmiarami ciała jest krótkowieczność owadów: nieliczne gatunki żyją dłużej niż kilka lat. a cykl życiowy większości gatunków zamyka się w okresie zaledwie kilku miesięcy, tygodni lub dni. Tak więc zanim mały basenik wody wyschnie, larwa komara może zdążyć przekształcić się w postać dorosłą, która zdoła znaleźć partnera rozrodczego i złożyć jaja do tego samego baseniku. Owady, takie jak muchy domowe, mogą wykorzystywać swe szybkie tempo namnażania, gdy wzrasta ilość pokarmu w środowisku. W ciągu zaledwie kilku tygodni liczebność populacji może się ogromnie powiększyć, ponieważ bardzo szybko pojawiają się nowe, zdolne do rozrodu pokolenia much, dla których jest wystarczająco dużo pokarmu.

Zdolność do gwałtownego rozmnażania się w bardzo krótkim czasie ma swoje konsekwencje. Jeśli warunki środowiskowe zmienią się, dobór naturalny spowoduje, że przeżyją tylko osobniki najlepiej przystosowane. One to będą mogły się dalej rozmnażać i wytwarzać nowe pokolenia, które będą bardziej przystosowane do nowych warunków. Jeśli grupa owadów przemieści się do nowego środowiska o innym charakterze, będzie działać ten sam mechanizm: każde nowe pokolenie będzie nieco inne niż poprzednie, a ponieważ tempo wymiany pokoleń jest tak szybkie u owadów, w rezultacie ich ewolucja charakteryzuje się też szybkim tempem przebiegu.

Zdolność szybkiego przystosowania się do nowych warunków jest główną przyczyną ogromnego sukcesu ewolucyjnego owadów. Bezkręgowce te występują nieomal we wszystkich typach środowisk, które wykorzystują na różne sposoby. Ich aparaty gębowe w drodze ewolucji przystosowały się do pobierania różnego typu pokarmu w różny sposób. Narządy gębowe owadów mają więc charakter gryzący, kłujący, liżący, ssący, ssąco-liżą-cy, ssąco-gryzący i nie ma chyba takiej naturalnej substancji organicznej, która nie byłaby wykorzystywana jako pożywienie przynajmniej przez jeden gatunek owada. Wykształcając przystosowania do życia w nowych warunkach i wykorzystując nowe źródła pokarmu, owady zajmują nieomal każdą niszę ekologiczną.

Lot

Zdolność owadów do lotu jest kolejną cechą, która umożliwia tym zwierzętom sukces ewolucyjny. Owady były pierwszymi zwierzętami, które posiadły umiejętność latania. Latały już przynajmniej 150 milionów lat wcześniej, zanim pojawiły się pierwsze ptaki i są jedynymi zwierzętami bezkręgowymi posiadającymi skrzydła.

Skrzydła owada nie są zmodyfikowanymi odnóżami, jak skrzydła ptaka lub nietoperza, ale specjalnymi płatami kutikuli, odchodzącymi od górnej części owadziego tułowia. Każde skrzydło przypomina budową płaski kawałek tworzywa sztucznego, który jest wzmocniony żeberkami zwanymi ?żyłkami”. Skrzydła motyli i ciem są pokryte kolorowymi łuskami, ale pod nimi są tak samo zbudowane, jak skrzydła pszczół lub ważek.

W skrzydłach owadów nie ma wewnętrznych mięśni. Są one poruszane za pomocą silnych mięśni zlokalizowanych na tułowiu, który jest zbudowany na kształt pudelka mającego oddzielne wieczka. Skrzydła są zamocowane na bokach pudełka, a ich wydłużone wewnętrzne końce są przytwierdzone do wieczka, czyli tergum. Wibrujące w górę i w dół tergum naciska na wewnętrzne końce skrzydeł, nadając im ruch i dzięki temu owad może unosić się w powietrzu.

Ważki mają dwie pary skrzydeł, które pracują w sposób niezależny, ale u większości owadów, takich jak na przykład ćmy lub osy, dwie pary skrzydeł są połączone ze sobą haczykami, toteż pracują one jak jedna para. Muchy, na przykład mucha domowa, wykorzystują do lotu jedną parę skrzydeł, ponieważ druga para jest u nich zredukowana do postaci małych pałeczkowatych tworów zwanych przezmiankami. Przezmianki działają jak stabilizatory i pomagają zwierzęciu utrzymać w locie równowagę oraz zachować wybrany kierunek lotu i jego poziom.

Lot tymczasowy

Najbardziej prymitywne owady, na przykład skoczogonki, nie posiadają skrzydeł w ogóle i dlatego należą one do podgromady Apterygota, czyli do bezskrzydlych. Wszystkie inne owady są klasyfikowane jako uskrzydlone, Pterygota, chociaż niektóre ich gatunki mogą mieć skrzydła przez krótki okres w swoim życiu lub uskrzydlonymi formami mogą być tylko samce lub samice. U świetlikowatych, na przykład, tylko samce mogą latać; samice są bezskrzydłe przez cale życie i zwabiają samce światłem. U mrówek tylko osobniki aktywne płciowo posiadają skrzydła i to tylko w okresie dyspersji oraz kojarzenia się. Sterylne robotnice są bezskrzydłe.

Skrzydła przydają się nie tylko w czasie poszukiwania partnera rozrodczego. Będąc małymi zwierzętami, owady rzadko odbywają dalekie wędrówki piesze, gdyż każdy kamień, liść czy gałązka jest wtedy dla nich przeszkodą. Lot jest sposobem szybkiego, bezpośredniego przemieszczenia się po najkrótszej linii na duży dystans i dzięki niemu owady mogą przenosić się do całkowicie nowych środowisk w poszukiwaniu pokarmu. Zdolność lotu umożliwiła wielu gatunkom szerokie rozprzestrzenienie się na naszym globie.

Przeobrażenie

Niektóre prymitywne owady, takie jak skoczogonki, mają ten sam kształt ciała w ciągu całego życia. Po prostu rosną one i po każdej wylince stają się coraz większe. Jednak u bardziej zaawansowanych owadów, takich jak motyle lub chrząszcze, wraz z wiekiem zachodzą radykalne zmiany w ich budowie ciała i sposobie życia. Pierwszym stadium jest wylęgająca się z jajeczka larwa, która jest bez-skrzydła i dość delikatna. Następnie larwa przekształca się w poczwarkę, a ta w owada dorosłego, czyli imago, który ma skrzydła, długie nogi i twardą kutikulę. Taki proces nazywa się przeobrażeniem zupełnym, gdyż występuje tu stadium poczwarki. Gdy go nie ma, mówi się o przeobrażeniu niezupełnym.

Przeobrażenie daje dwie korzyści. U większości gatunków larwa i owad dorosły żywią się całkowicie odmiennym pokarmem i zajmują różne środowiska. Na przykład dorosły motyl spija nektar z kwiatów, a jego larwa, czyli gąsienica, zjada liście, tak więc oba stadia nie konkurują o ten sam pokarm. Bardziej zasadniczo jednak uważa się, że być może każda forma jest wyspecjalizowana w kierunku pełnienia określonych zadań – larwa ma żerować i gromadzić energię, a postać dojrzała ma się efektywnie rozmnażać.

Ciało gąsienicy albo larwy chrząszcza jest jak gdyby jednym wielkim układem pokarmowym, którego wyłącznym zadaniem jest pochłanianie ogromnych ilości pokarmu roślinnego i przekształcanie go w tkanki zwierzęce. W czasie przeobrażenia tkanki te będą dostarczały energii, koniecznej w procesie przekształcania się formy larwalnej w poczwarkę a później w imago. Energii tej musi wystarczyć na wykształcenie tego wszystkiego, co musi posiadać forma dojrzała: skrzydeł do lotu, dużych oczu do rozpoznawania potencjalnych partnerów rozrodczych i układu rozrodczego, który produkuje jaja i plemniki.

Imago

Formy imaginalne wielu gatunków owadów, na przykład chrząszczy, są bardzo żarłoczne. Mają one dobrze wykształcone aparaty gębowe i żyją stosunkowo długo. Jednakże istnieją też gatunki owadów, których formy ostateczne nie pobierają zupełnie pokarmu, na przykład jętki, i w związku z tym żyją bardzo krótko.

Pełne przeobrażenie jest jak się wydaje korzystne dla owadów, u których występuje, gdyż grupy owadów o przeobrażeniu zupełnym, na przykład chrząszcze, są bardzo liczne gatunkowo i należą do najbardziej rozpowszechnionych na naszej planecie zwierząt.