Ragni e insetti: così simili, così diversi

RAGNI O INSETTI? COMUNQUE ARTROPODI

Ragni e insetti sono gruppi di organismi diversi, ma appartenenti ad uno stesso phylum, quello degli artropodi. Gli artropodi hanno una caratteristica che li rende unici: un esoscheletro che funge da armatura garantendo al tempo stesso elasticità. L’esoscheletro è formato da cuticola: una procuticola interna e un’epicuticola esterna. Quest’ultima è composta da proteine e lipidi, e le proteine sono indurite con legami incrociati, un fenomeno noto come sclerotizzazione. La procuticola è suddivisa in esocuticola ed endocuticola, composte da chitina, un polisaccaride duro ed insolubile che garantisce resistenza, leggerezza e offre protezione dalla disidratazione. L’esoscheletro cuticolare però non è allungabile con la crescita, motivo per cui durante lo sviluppo gli artropodi vanno incontro a diverse mute. Oltre a questo negli artropodi il corpo è segmentato in diverse parti (tagmata), l’aria viene mandata direttamente alle cellule mediante un sistema tracheale, ci sono organi di senso molto sviluppati, ed alcuni vanno incontro a metamorfosi. Detto queste informazioni preliminari, è ora di approfondire l’argomento principale dell’articolo. Vediamo quindi quali sono le caratteristiche uniche di ragni e insetti, e le differenze.

GLI ARACNIDI: OTTO ZAMPE ED UNA TRAPPOLA UNICA

Gli Aracnida (dal greco arachne, “ragno”) sono una classe del subphylum Chelicerata, facente esso stesso parte del più grande phylum degli Artropoda. Perciò no: i ragni non sono insetti. Quasi 80.000 specie fanno parte di questa classe, tra cui troviamo, oltre a scorpioni, zecche e acari, i ragni. Ragni e scorpioni sono quindi molto più vicini tra loro rispetto agli insetti. I ragni (Ordine Araneae) formano un gruppo composto da circa 40.000 specie, distribuite ovunque nel mondo, con una storia antica: i primi ragni sono comparsi nel Siluriano, circa 420 milioni di anni fa. Questi animali sono riconoscibili a prima vista per alcune caratteristiche: innanzitutto hanno quattro paia di zampe, e spesso si trovano sospesi su fili di seta, in una ragnatela.

Anatomia

Il corpo dei ragni è composto da cefalotorace (prosoma) e addome (opistosoma), non segmentati e collegati tramite un peduncolo. Le loro appendici anteriori sono costituite da una coppia di cheliceri provvisti di artigli terminali, da cui viene iniettato il veleno, e da una coppia di pedipalpi, una sorta di zampe con funzione sensoriale, riproduttiva, in quanto i maschi li utilizzano per trasferire gli spermatozoi, e usate anche per triturare il cibo. Anche le quattro paia di zampe ambulacrali terminano con degli artigli.

Fisiologia

I ragni respirano in diversi modi: con i polmoni a libro, con le trachee o con una combinazione di entrambi. I polmoni a libro sono unici dei ragni, e sono composti da molte pliche parallele immerse in una camera riempita di emolinfa: l’aria penetra nella camera da un’apertura e in seguito avviene lo scambio gassoso. Le trachee invece formano una sorta di tubatura interna che trasporta direttamente al sangue l’aria, che entra da piccole aperture note come spiracoli. Anche gli insetti usano le trachee per respirare, ma queste sono più sviluppate e si sono evolute in modo indipendente in questi due gruppi. Si tratta quindi di un caso di evoluzione convergente. Ragni e insetti hanno in comune anche il sistema escretore, che è costituito dai tubuli malpighiani e ghiandole rettali. I tubuli assorbono soluti e cataboliti dall’urina drenata nell’intestino. Le ghiandole rettali invece assorbono l’acqua e il potassio, eliminando invece l’acido urico. Molti ragni hanno anche delle ghiandole coxali sempre con funzione escretrice. Dal punto di vista sensoriale, nei ragni la percezione dell’ambiente si basa molto su dei meccanocettori cuticolari, come i sensilli o sete sensoriali: ogni seta raccoglie informazioni dall’ambiente circostante, come i cambiamenti delle correnti d’aria o i cambiamenti di tensione nelle ragnatele, e li trasmette al sistema nervoso dove il ragno otterrà preziosi dettagli ad esempio sulle dimensioni di una preda o sulla vicinanza di un possibile partner. La vista nei ragni è piuttosto debole: i ragni hanno in genere otto occhi semplici la cui funzione spesso è legata solo alla percezione del movimento, anche se alcune specie hanno la capacità di formare immagini.

Riproduzione

La riproduzione dei ragni spesso prevede un attendo rituale di corteggiamento, spesso tenuto dal maschio, nel tentativo di conquistare la femmina. Prima dell’accoppiamento, i maschi usano la seta per formare un piccolo contenitore chiuso dove producono una goccia di sperma, e tenendo questa spermatofora in alcune cavità dei pedipalpi. Al momento giusto la spermatofora viene estratta dal maschio e inserita nell’apertura genitale della femmina: così facendo il maschio ha depositato il suo sperma. Le uova fecondate vengono poi deposte dalla femmina in bozzoli di seta attaccati ad alcune piante o ad altre ragnatele. Un bozzolo può contenere centinaia di uova che si schiuderanno nelle settimane successive. I piccoli diventeranno adulti dopo un numero variabile di mute, compreso tra 2 e 14.

Ecologia

I ragni sono generalmente predatori, e si nutrono proprio di insetti molto spesso, uccidendoli con gli artigli e con il veleno. I metodi di caccia variano: alcuni cacciano attivamente le prede, altri tendono agguati, mentre altri ancora utilizzano le ragnatele. Una volta catturata la preda, questa viene uccisa con i cheliceri e il veleno: il ragno scioglie i tessuti delle prede, e in seguito succhia il nutrimento fluido nello stomaco. Alcuni ragni possono avere dei denti nella parte inferiore dei cheliceri, che possono aiutare nel processo digestivo del cibo. Nonostante queste macabre abitudini alimentari, i ragni sono animali spesso schivi e davanti a delle minacce tendono a fuggire o nascondersi, attaccando solo se non esistono altre alternative, o laddove stiano proteggendo la prole. Dal punto di vista dell’habitat, si possono trovare nella maggior parte degli ambienti terrestri, ma anche in alcuni ambienti acquatici e semi-acquatici.

La ragnatela: una struttura unica dai mille usi

La ragnatela contraddistingue i ragni: possono filare la seta grazie ad alcune paia di filiere collegate alle ghiandole della seta, poste nell’addome. Le filiere contengono una scleroproteina in forma liquida, che quando entra a contatto con l’aria solidifica, formando un filamento di seta. La resistenza di un singolo filamento di tela prodotto da un ragno è persino superiore a quella di un filamento delle stesse dimensioni di acciaio. La tela spesso è usata per formare una ragnatela così da poter catturare una preda, ma altri ragni usano la seta per costruire dei nidi, per formare spermatofore, per costruire piccoli ponti da usare negli spostamenti, o creare fili di allerta in caso di pericoli.

Ragni: un pericolo reale per gli umani?

I ragni fanno paura a moltissime persone, ma diciamolo subito: questa paura è spesso ingiustificata. Anzi, i ragni non solo non sono nemici degli umani, ma sono utili: possono diventare preziosi alleati nella lotta contro gli insetti. Il veleno prodotto dai ragni raramente è pericoloso per gli uomini, e i ragni preferiscono usarlo per mangiare, non per uccidere una persona. Essendo spesso animali timidi, in caso di minaccia i ragni tendono a fuggire, e attaccano solo quando non hanno altra scelta, o quando difendono i piccoli. Persino la temuta tarantola attacca in rarissimi casi, e spesso gli effetti del suo morso non sono gravi. Al contrario, altri ragni hanno la capacità di uccidere un uomo: parliamo della famigerata vedova nera (Latrodectus mactans), un piccolo ragno nero con una macchia rossa distintiva, a forma di clessidra. Il suo veleno è neurotossico, e su 1000 casi di punture in genere 5 portano alla morte. In Italia è particolarmente pericoloso invece il ragno volterrano (Latrodectus tredecinguttatus). A molti capita di sognare ragni e insetti: ma cosa significa sognarli? Sembrerebbe essere legato allo stato psicologico, in quanto spesso questi animali appaiono nei sogni in seguito a periodi in cui si è particolarmente ansiosi.

GLI INSETTI: SEI ZAMPE E ALI PER VOLARE

Gli Insecta sono una classe facente parte di un subphylum diverso da quelli dei ragni, quello degli esapodi (Hexapoda). Il nome deriva dal fatto che i membri di questo gruppo hanno sei zampe, tutte uniramose, mentre i ragni ne hanno otto. Inoltre dal punto di vista anatomico, gli insetti hanno il corpo diviso in tre tagmata: capo, torace e addome, in cui solo capo e torace hanno appendici. Gli Insecta sono una classe enorme, in cui si distinguono diversi ordini, e sono i più numerosi tra gli artropodi. Pensate che si stima esistano circa 1,1 milioni di specie di insetti nel mondo. Le principali caratteristiche di questo gruppo di organismi sono apparati boccali ectognati, e due paia di ali, anche se alcuni insetti ne sono privi.

Anatomia

Dal punto di vista morfologico gli insetti hanno un esoscheletro composto da piastre, o scleriti, connesse tra loro da articolazioni flessibili. Il loro esoscheletro non contiene chitina, ma un’altra proteina più leggera, in modo da non compromettere il volo, e resistente all’acqua. Il loro corpo è diviso in capo, torace e addome. Il capo ha un paio di occhi composti, un paio di antenne e alcuni ocelli. Le antenne sono deputate alla ricezione di stimoli tattili, olfattivi, e a volte uditivi. Anche la bocca è formata da diverse parti: un labrum, un paio di mandibole, un paio di mascelle, un labium e un ipofaringe. Il torace è divisibile in tre parti: protorace, mesotorace e metatorace, ciascuno con un paio di arti. Le zampe degli insetti sono modificate in base alla funzione precisa: possono essere specializzate per il salto, per il nuoto o per aderire alle superfici. In molti insetti, mesotorace e metatorace hanno un paio di ali. L’addome è composto dai 9 agli 11 segmenti.

Il volo negli insetti

Ragni e insetti hanno una grande differenza: il volo. Infatti gli insetti possono volare, ma in maniera molto diversa rispetto ad altri animali. Le ali degli insetti si formano da estroflessioni della parete del corpo, e sono fatte di cuticola. Generalmente le ali sono quattro, anche se i ditteri, come le zanzare, ne hanno un paio. Altri insetti ne sono privi, mentre in altri, sono alcuni individui hanno le ali, come ne caso delle formiche, dove solo chi si riproduce ne è dotato. La forma e la morfologia delle ali è molto variabile, basti pensare a quelle delle mosche, delle libellule o delle farfalle. I movimenti delle ali sono assicurati da alcuni muscoli: muscoli diretti del volo, inseriti alla base dell’ala, e muscoli indiretti del volo, non attaccati alle ali, ma che ne causano il movimento modificando la conformazione del torace. La contrazione dei muscoli è regolata da due controlli neurali: sincrono e asincrono. Gli insetti più grandi, come le libellule o le farfalle, hanno muscoli sincroni, in cui un solo impulso nervoso causa il battito d’ali. Altri insetti hanno muscoli asincroni: in questo caso, quando un gruppo di muscoli si contrae tira anche il gruppo di muscoli antagonisti, causandone la contrazione, muovendo quindi le ali nella direzione opposta. In questo caso non serve un impulso ad ogni battito, ma ne bastano meno per mantenere attivi i muscoli. La differenza è evidente nel numero dei battiti d’ali al secondo: circa quattro nelle farfalle, e cento nelle mosche. Il movimento in avanti è assicurato dai muscoli diretti del volo che curvano leggermente i margini anteriori delle ali. La velocità di volo è variabile negli insetti.

Sistema respiratorio

La respirazione degli insetti è unica: avviene grazie ad un sistema tracheale, un insieme di tubi ramificati in tutto il corpo. L’aria entra tramite aperture dette spiracoli, poste sul torace e nell’addome, in grado di aprirsi e chiudersi con delle valvole, e che presentano in alcuni casi dei sistemi di filtrazione dell’aria. Le trachee sono formate da un singolo strato di cellule, e sono sostenute da ispessimenti della cuticola, detti tenidi. Queste si ramificano in tubuli più piccoli, le tracheole. Le tracheole formano una rete molto vicina ad ogni cellula, in alcuni casi a diretto contatto in modo da rifornire costantemente le cellule di ossigeno. Molti insetti sono dotati anche di sacchi aerei, delle trachee dilatate molto flessibili, che possono aumentare il volume di aria inspirata ed espirata. I movimenti muscolari dell’addome aspira l’aria nelle trachee e i sacchi si gonfiano, per poi sgonfiarsi con l’espirazione. Anche la contrazione degli arti e dei muscoli delle mascelle può permettere l’ingresso e l’uscita dell’aria. Il sistema tracheale permette agli insetti di vivere in ambiente terrestre, ma molti vivono in ambiente acquatico in determinate fasi dello sviluppo: in questi casi gli insetti possono assorbire aria per diffusione attraverso la parete corporea, o possono avere branchie tracheali, delle protuberanze contenenti un sistema di trachee.

Sistema digerente e sistema escretore

Il sistema digerente è completo, ed è costituito da bocca, esofago, ingluvie e ventriglio (intestino anteriore), stomaco (intestino medio), intestino, retto e ano (intestino posteriore). Essendo intestino anteriore e posteriore rivestiti da cuticola, gran parte dell’assorbimento dell’alimento è limitato allo stomaco. La maggior parte degli insetti sono erbivori, con un’alimentazione fitofaga. Ma vi sono anche insetti che si nutrono di animali morti (saprofagia) e insetti predatori. Altri ancora sono parassiti, come le pulci o i pidocchi. Alcune larve di insetto si sviluppano nel corpo di alcuni ragni, e li consumano dall’interno fino a portarli alla morte: queste specie sono definite parassitoidi. I pezzi boccali masticatori sono adattati in base al tipo di dieta seguito dall’animale. Gli insetti succhiatori (ad esempio zanzare e farfalle) hanno organi specifici con forme allungate, come la proboscide. Ragni e insetti hanno evoluto un medesimo sistema escretore, basato su dei tubuli malpighiani e alcune ghiandole specializzate. I tubuli malpighiani sono tubuli a fondo cieco posti tra intestino medio e posteriore. L’estremità libera è immersa nell’emolinfa. Il loro ruolo è quello di scambiare ioni, assorbendo potassio ed eliminando ioni idrogeno: i soluti attirano acqua per osmosi, e si forma così un liquido ricco di potassio, che verrà riassorbito nel retto. Anche l’acido urico viene eliminato come elemento di scarto, grazie alla formazione di un gradiente di pH: con pH alcalino è solubile, con pH acido è insolubile e precipita, venendo eliminato.

Sistema nervoso

Il sistema nervoso degli insetti è costituito da un cerebro costituito spesso da fibre giganti e con una tendenza alla fusione dei gangli. Alcuni insetti hanno anche un sistema nervoso viscerale, l’equivalente del sistema nervoso autonomo dei vertebrati. Gli insetti hanno diversi organi di senso. Gli stimoli meccanici vengono percepiti da sensilli, strutture filiforme connesse ad un neurone, molte presente nelle antenne e sulle zampe. Gli insetti percepiscono anche i suoni, e anche qui la fonorecezione si basa o su sete molto sensibili, o su organi timpanici. Gli insetti sono molto sensibili soprattutto alle vibrazioni trasmesse dal terreno o dal substrato su cui poggiano. La chemiorecezione è affidata a cellule sensoriali poste in fossette poste sulle zampe, sulle antenne o sui pezzi boccali. La sensibilità agli odori negli insetti è molto alta, e spesso i feromoni sono usati per comunicare. La vista è affidata a due tipi di occhi: occhi semplici e occhi composti. Gli occhi semplici sono presenti in larve e adulti, dove spesso si trovano tre ocelli sul capo. Gli occhi composti sono presenti negli adulti: sono formati da migliaia di ommatidi. Gli ommatidi sono formati da fibre nervose, cellule retiniche, cellule pigmentate, cono cristallino e lente corneale. Spesso gli insetti hanno una vista a 360°, e riescono a vedere anche lunghezze d’onda dell’ultravioletto.

Riproduzione e una trasformazione unica: la metamorfosi

La riproduzione degli insetti è interna, e vi sono sessi separati. Solo in alcuni gruppi è diffusa la partenogenesi. Una volta che i due sessi si incontrano, possono avvenire diversi rituali di corteggiamento, e in seguito il maschio rilascia lo sperma direttamente, o tramite spermatofore, come nei ragni. La femmina trattiene lo sperma nei ricettacoli seminali, e lo usa per fecondare le uova, deposte in grandi quantità, anche se vi sono casi di allevamento della prole, con un numero minore di nuovi nati. Durante lo sviluppo, è raro lo sviluppo diretto, e molti insetti vanno incontro a delle trasformazioni, con la metamorfosi. È spesso durante la metamorfosi che gli insetti sviluppano le ali, come nel classico esempio di bruco e farfalla. La metamorfosi può essere incompleta o completa: nel primo caso, gli stadi giovanili sono chiamati ninfe ed il loro sviluppo avviene in maniera graduale fino allo stadio adulto; la stragrande maggioranza degli insetti segue una metamorfosi completa, passando da larva, a pupa, ed in seguito ad adulto. Nella fase di pupa l’animale diventa quiescente e si chiude in bozzolo. Dopo la muta finale, uscirà l’adulto. La metamorfosi è regolata da diversi ormoni e diversi organi: tutto parte dall’ormone protoracicotropico (PTTH) che stimola la ghiandola protoracica a produrre l’ormone della muta (ecdisone), che stimola l’eliminazione della vecchia cuticola (muta). La fase larvale viene mantenuta da un ormone (ormone giovanile), che quando diminuisce permette alla larva di diventare una pupa. Quando l’ormone giovanile non viene più prodotto, dalla pupa esce un adulto. Durante il ciclo vitale molti insetti vanno incontro ad un periodo quiescente, la diapausa. Questo periodo è spesso sincronizzato in base alle condizioni ambientali: quando queste diventano sfavorevoli, l’insetto entra in diapausa finché le condizioni non migliorano.

Ecologia

Gli insetti, come i ragni, sono ovunque, diffusi in tutti gli ambienti. Anche se le specie marine sono poche, molte specie vivono sulla sabbia e in habitat salmastri. Questa ampia distribuzione è favorita dalla loro capacità di volare, unita alla capacità di adattamento. Gli insetti hanno iniziato a volare 150 milioni di anni prima di rettili, uccelli e mammiferi. Oltre alle ali, possono spostarsi anche grazie ad altri organismi, sia come adulti che come uova. L’aggressività ecologica degli insetti permette loro di occupare tutti gli habitat disponibili in un ambiente. Una caratteristica unica degli insetti che contribuisce alla loro grande adattabilità è la possibilità di entrare in stadi quiescenti (diapausa), in modo da rimanere dormienti se le condizioni ambientali non sono favorevoli. Alcuni insetti sono predatori, ma molti sono prede, pertanto non stupisce che molti abbiano adottato delle strategie difensive. Esistono infatti colorazioni protettive (imitazione di specie dannose), aposematiche (avvertimento di proprietà nocive per i predatori), criptiche (mimetismo per evitare di essere notati). Oltre ai colori, alcuni insetti si proteggono grazie alle proprietà dell’esoscheletro, altri producendo odori repellenti o grazie ad un cattivo sapore, e altri si difendono attaccando e mostrandosi aggressivi.

“Buoni e cattivi” tra gli insetti

Molti insetti sono un problema: pensiamo alle zanzare. Eppure, questi animali sono necessari: basti pensare al loro ruolo nell’impollinazione, o alla produzione di miele e di seta. Altri insetti possono essere un incredibile risorsa, basti pensare alle qualità di Hermetia illucens. Inoltre gli insetti sono spesso un anello fondamentale di molte catene alimentari. Perciò non tutti gli insetti sono dannosi. Alcuni insetti sono utili perché su nutrono di insetti dannosi. Tra gli insetti dannosi troviamo quelli in grado di danneggiare piante e coltivazioni (come le cavallette), ma anche quelli che per nutrirsi succhiano il sangue ad altri mammiferi, tra cui l’uomo e il bestiame, come pulci e pidocchi. Questi insetti possono peraltro trasmettere malattie gravi, e in questo caso l’esempio non può che riguardare le zanzare e la malaria. Perciò, come controllare gli insetti dannosi? Uno dei modi è proprio tramite l’introduzione dei loro predatori, e tra questi troviamo molti ragni, che possono quindi limitare entro certi limiti le popolazioni di alcuni insetti, evitando questo lavoro all’uomo. In altri casi, soprattutto estremi, si può ricorrere a sistemi di disinfestazione contro ragni e insetti, ma queste soluzioni vanno adottate solo come ultimo tentativo, e spesso non è necessario.