Hyönteiset
Hyönteiset (Insecta) on lajimäärältään suurin biologinen luokka. Hyönteisiä tunnetaan yli miljoona lajia, ja ne kattavat yli puolet kaikista tunnetuista eliölajeista. Vielä tuntemattomia hyönteislajeja uskotaan olevan paljon enemmän, siten että nykyisin elävien lajien kokonaismäärä olisi jopa kuudesta kymmeneen miljoonaa. Hyönteiset kuuluvat niveljalkaisten ("Arthropoda") pääjaksoon.
Hyönteisten tunnusmerkillisin piirre on niiden kolmeen osaan jakautunut vartalo. Vartalon osat ovat pää, keskiruumis ja takaruumis. Päässä on tuntosarvet ja kolme paria suuosia, keskiruumiissa kolme jaoketta ja takaruumiissa on alkujaan ollut 12 jaoketta, mutta joillain lajeilla takaruumiin jaokkeet ovat heikosti kehittyneet, surkastuneet tai kokonaan hävinneet.
Pää erottuu selvästi keskiruumiista ja on usein hyvin liikkuva. Päässä on silmät, jotka ovat yleensä verkkosilmät, pari tuntosarvia ja kolme paria suuosia eli ylä- ja alaleuat sekä alahuuli. Suuosien toiminta riippuu ruoan hankintavasta, ja ne voivat olla purevat, nuolevat-imevät, pistävät-imevät tai imevät.
Verkkosilmät ovat pään sivuilla. Vaikka ne ovatkin liikkumattomat, niiden näkökenttä on laajempi kuin selkärankaisilla silmien muodon ja rakenteen ansiosta. Silmät ovat puolipallomaiset, ja niiden pinnassa on lukuisia keilamaisia pikkusilmiä. Jokainen näkökeila on oma kokonaisuutensa, jossa on kupera kitiinilinssi ja sen alla neljä keilalinssiä. Näkökeilojen määrä vaihtelee runsaasti: "Pselaphus"-suvun kovakuoriaisilla niitä on vain 20, kun "Mordella"-lajeilla niitä on 25 000. Verkkosilmien lisäksi hyönteisillä on usein pistesilmiä, joita tavallisesti on kolme.
Tuntosarvet ovat muodostuneet jaokkeista. Niiden määrä ja muoto vaihtelevat runsaasti. Tyvijaoke on yleensä muita jaokkeita paksumpi ja pidempi. Tuntosarvissa on useimmiten tunto- ja hajuaistinelimet.
Keskiruumis jaetaan kolmeen jaokkeeseen. Niistä ensimmäisessä on eturaajat, toisessa keskiraajat ja siivellisillä hyönteisillä Etusiivet ja kolmannessa takaraajat ja -siivet. Jaokkeet ovat kehittyneet eri tavalla, ja niiden keskinäinen koko vaihtelee. Raajoissa on tyypillisesti lonkka, reisirengas, reisi, sääri, nilkka ja kynsijaoke. Etu- ja takaraajat eroavat usein erikoistumisen takia: eturaajoja käytetään esimerkiksi saaliin pitämiseen tai kaivamiseen ja takaraajoja esimerkiksi hyppäämiseen tai uimiseen.
Siivet ovat kehittyneet kitiinisestä ulkoisesta tukirangasta eli eksoskeletonista. Siipiin ei yleensä kiinnity lihaksia suoraan, vaan siipien liike saa alkunsa keskiruumiin värähtelystä. Siipiä on lähtökohtaisesti kaksi paria, siis yhteensä neljä kappaletta, mutta niistä osa on voinut muuttua lentämisen kannalta sopimattomaan muotoon (esimerkiksi kovakuoriaisilla, kaksisiipisillä) tai ne saattavat puuttua kokonaan (kuten kirpuilla). Siivellisyys vaihtelee paitsi lahkoittain myös lajitasolla; on esimerkiksi kovakuoriais- ja perhoslajeja, joissa vain koirailla on siivet.
Takaruumiissa on tavallisesti 11 varsinaista jaoketta ja kärkijaoke eli telsoni. Etujaokkeet voivat laskostua taaempien alle tai sulautua keskiruumiseen. Lähimpänä peräaukkoa olevat jaokkeet voivat olla muuntautuneet monenlaisiin tarkoituksiin: niitä voidaan käyttää suvunjatkamiseen, ne voivat olla surkastuneet tai kätkeytyneet edellisten jaokkeiden alle.
Hyönteisten verensokeri on selkärankaisista poiketen trehaloosi. Verenkierto on avoin. Sydämen, joka sijaitsee eläimen takaruumiissa selkäpuolella, ympärillä olevat rakenteet keräävät ruumiinnesteen eli hemolymfan ilmaputkien ympäriltä, ja sydän pumppaa nesteen lyhyitä ”valtimoita” pitkin virtaamaan vapaasti eläimen kudoksissa. Hyönteisten pienen koon takia hengityselimistö on vaatimaton, sillä happi pääsee pienimmillä lajeilla kaikkiin kudoksiin pelkän diffuusionkin avulla. Isommillakaan lajeilla ei silti esiinny keuhkoja, vaan hyönteisen kitiinikuoren lävistävät ilmaputket eli "trakeat", joiden kautta happi pääsee syvemmällä eläimessä sijaitseviin kudoksiin.
Hermosto on alkeellinen. Pään sisällä sijaitseva hermosolmu toimii aivoina. Keskushermorunko kulkee eläimen vatsapuolella ja siihen liittyy muutamia muita suurempia hermosolmuja.
Hyönteisten koko vaihtelee mikroskooppisen pienestä useiden kymmenien senttimetrien pituiseen.
Kivihiilikaudella, noin 360 miljoonaa vuotta sitten, hyönteiset kasvoivat suuremmaksi kuin nykyaikana. Aikakauden fossiileista tunnetaan esimerkiksi "Meganeura"-sudenkorentolaji, jonka siipien kärkiväli oli yli 70 senttimetriä. Pisimpänä nykyisin elävänä hyönteisenä pidettiin aiemmin Borneossa ja Australiassa tavattavaa "Acrophylla titan" -sauvasirkkalajia. Suurimman mitatun yksilön ruumiin pituus on ollut 32,8 senttimetriä ja jalat mukaan luettuna yksilö oli lähes puolen metrin mittainen. Vuonna 2008 löydettiin kuitenkin sauvasirkkalaji, "Phobaeticus chani", jonka ruumis on 35,7 cm pitkä ja jalkojen kärkiväli 56,7 cm. Myös sen sukulaislajit "Phobaeticus serratipes" ja "Phobaeticus kirbyi" voivat kasvaa lähes samanpituisiksi. Pisin kovakuoriainen on 17 cm, joissakin lähteissä 19 cm:n mittainen herkuleskuoriainen ("Dynastes hercules").
Suurin siipien kärkiväli, 31 cm, on uusiguinealaisella "Ornithoptera alexandrae" -perhosella. Tosin lähes samaan siipiväliin yltävät on myös keskiamerikkalainen "Thysania agrippina" -yökköslaji ja australialainen herkuleskehrääjä ("Coscinocera hercules"). Suurin siipien pinta-ala on kaakkoisaasialaisella atlaskehrääjällä ("Attacus atlas").
Painavimmasta hyönteisestä ei olla yksimielisiä, mutta useimmin sellaiseksi mainitaan afrikkalainen "Goliathus"-suvun goljatkuoriainen, joka voi toukkana painaa 90–100 grammaa. Muita hyvin painavia hyönteisiä ovat "Megasoma acteon", "Megasoma actaeon", "Macrodontia cervicornis", titaanijäärä ("Titanus giganteus") sekä jättijäärä ("Xixuthrus heros"). Eräs uusiseelantilainen wetasirkka, "Deinacrida heteracantha", voi painaa 71 grammaa.
Pienikokoisin toistaiseksi tunnettu hyönteinen on pohjoisamerikkalainen, alle neljäsosamillimetrin pituinen, "Dicopomorpha echmepterygis" -kiilupistiäislaji.
Suomessa tavattavista hyönteisistä kookkaimmat perhoset ovat pääkallokiitäjä, syreenikiitäjä, isoapollo ja siniritariyökkönen. Suurimpia kovakuoriaislajeja ovat "Hydrophilus piceus" -vesiäinen, jättisukeltaja, "Meloe"-suvun toukohärät, erakkokuoriainen, karvari ja sarvikuonokas. Suorasiipisistä kookkaimpia ovat niitty-, idän- ja lehtohepokatti sekä satunnaisesti tavattava idänkulkusirkka, pistiäisistä herhiläinen ja jättipuu- ja ampiaispuupistiäinen sekä nivelkärsäisistä sauvalude ja vuorikaskas. Vaaksiaiset ovat isoimpia Suomessa esiintyviä kaksisiipisten lahkon edustajia. Korennoista kookkaimpia ovat ukonkorennot.
Eläinetiikkaan ja moraalifilosofiaan perehtyneen filosofi Elisa Aaltolan mukaan tutkimukset ovat osoittaneet, että hyönteisillä on mieli, tietoisuus ja kyky oppia. Ne osaavat ennakoida ja välttää tunnetasolla epämiellyttäviä asioita. Se viittaa siihen, että ne tuntevat kipua.
Tutkimusten mukaan hyönteisten pienet aivot eivät tarkoita sitä, että niillä ei olisi kehittynyttä mieltä. Aivosolujen määrän sijaan hyönteisten aivojen neuronipolkujen, eli -yhteyksien suuri määrä mahdollistaa pitkälle kehittyneet kognitiiviset taidot. Esimerkiksi torakoiden on havaittu osaavan käyttää jopa työkaluja: ne käyttävät joitakin materiaaleja apunaan saalistamisessa tai esimerkiksi kaivamisessa. Hyönteisten on myös havaittu seuraavan toisten hyönteisten käyttäytymistä. Ne oppivat toisiltaan esimerkiksi saalistustaitoja.
Hyönteiset osaavat myös tunnistaa muut yhteisönsä jäsenet: niillä on siis sosiaalinen ymmärrys muista ja se on hyvin kehittynyt. Tällainen kyky saattaa viitata ymmärrykseen omasta asemasta suhteessa toisiin, mikä taas saattaa viitata itsetietoisuuteen. Hyönteisten uskotaan osaavan jopa simuloida ulkoista todellisuutta ja suunnata toimintaansa sen mukaan mahdollisimman tehokkaasti. Hyönteiset pystyisivät siis suuntaamaan tietoisesti toimintaansa, eli ne eivät toimi vain viettien, vaistojen tai reaktioiden varassa. Mielen omaavat oliot voivat itse vaikuttaa omaan reagointitapaansa. Ne pystyvät itse suuntaamaan omaa reaktiotansa, muokkaamaan omaa toimintaansa ja oppimaan.
Ylivoimainen enemmistö hyönteisistä elää elämänsä erakkona. Muun muassa muurahaiset, ampiaiset, mehiläiset ja termiitit muodostavat kuitenkin hyvin järjestyneitä yhdyskuntia, joissa on nähtävissä erilaisia sosiaaliluokkia ja jopa eräänlaisia ”ammatteja”.
Hyönteisten ravinnonlähteet kattavat lähes kaiken mahdollisen. Osa lajeista elää kasvisravinnolla, kun taas osa saalistaa ravinnokseen muita eläimiä, yleensä muita selkärangattomia. Jotkin käyttävät ravinnokseen sienirihmastoja, lahoavaa kasviperäistä materiaalia tai vaikkapa kuolleiden eläinten raatoja. Muutamat ryhmät ovat erikoistuneet ulosteiden, sarvien, höyhenten ja muiden eläinperäisten jätteiden hävittämiseen. Jotkin ryhmät käyttävät ravinnokseen muiden eläinten verta.
Merkittävä osa hyönteisistä elää tavalla tai toisella muiden eliölajien loisina. Erityisesti, ainakin 10 % kaikista tunnetuista hyönteislajeista on parasitoideja. Tällöin hyönteisen toukkavaihe elää toisessa eliössä loisena ja kehityksensä päätteeksi tarkoituksellisesti tappaa isäntänsä. Tunnetuimpia parasitoideja ovat erilaiset loiskärpäset ja loispistiäiset. Parasitoidien merkitys hyönteiskantojen kasvun säätelyssä on luultavasti suuri varsinaisiin saalistajiin, kuten lintuihin ja kaloihin, verrattuna.
Lähes kaikki hyönteiset ovat yksineuvoisia. Lisäksi neitseellinen lisääntyminen on yleistä. Suurin osa hyönteisistä lisääntyy munimalla. Munat lasketaan yleensä emon ruumissa tapahtuneen hedelmöityksen jälkeen, mutta esimerkiksi eräät torakat, nivekärsäiset ja kaksisiipiset synnyttävät jälkeläisensä toukkina.
Munimistavat vaihtelevat hyönteislajeilla melko paljon. Jotkin lajit munivat yksittäisiä munia, ja monilla lajeilla munat ovat vahan tai hyytelön sisällä suojassa. Torakkanaaras puolestaan suojaa munia kiinnittimällä ne omaan tai jonkin muun hyönteisen ruumiseen. Erityisesti pistiäiset rakentavat jälkeläistensä suojaksi pesiä, joissa on pieniä osastoja tai kennoja. Niissä toukat kehittyvät täysikasvuisten yksilöiden ruokkimana.
Munasta kuoriutuva toukka eroaa enemmän tai vähemmän täysikasvuisesta yksilöstä. Apterygota-alaluokan siivettömiltä alkukantaisilta hyönteisiltä puuttuu muodonvaihdos, ja niillä onkin suora yksilönkehitys. Osittaisen muodonvaihdoksen käyvillä lajeilla toukka eli nymfi muistuttaa aikuista yksilöä, mutta se on pienempi ja siivetön. Täydellisen muodonvaihdoksen käyvillä lajeilla toukkavaiheen jälkeen on kotelovaihe. Kotelosta kuoriutuu täysimuotoinen yksilö.
Hyönteisten kotelot voivat olla malliltaan monenlaisia. Esimerkiksi perhosilla on muumiokotelo, kehittyneimmillä kärpäsillä tynnyrikotelo ja hyttysillä vapaasti liikkuva kotelo.
Toukka kehittyy asteittain täysikasvuiseksi hyönteiseksi. Osittaisessa muodonvaihdoksessa se tapahtuu useiden nahanluontien kautta ja täydellisessä muodonvaihdoksessa äkillisesti useiden toukka-asteiden ja kotelon kautta. Nahanluonnin aikana toukka lopettaa syömisen ja on erittäin herkkä ympäristön vaikutukselle. Vanha toukkanahka alkaa revetä niskasta, ja eläin vapautuu siitä kouristuksenomaisesti liikkuen. Nahanluonti ei vaikuta pelkästään toukan ulkonäköön, vaan sen seurauksena erimerkiksi ilmaputkijärjestelmässä ja ruoansulatuskanavassa tapahtuu suuria muutoksia.
Aikuisen yksilön elinaika on useimmiten lyhyt, mutta toukka- ja kotelovaiheen pituus vaihtelee merkittävästi. Eräät lajit kehittyvät niin nopeasti, että vuodessa ehtii syntyä useita sukupolvia.
Nilviäisten (esimerkiksi mustekalat ja simpukat) ja äyriäisten (esimerkiksi katkaravut) ohessa myös hyönteisiä käytetään ravinnoksi eri puolilla maailmaa. Entomofagia eli hyönteissyönti tunnetaan useissa kulttuureissa, mutta on länsimaisessa kulttuurissa vierastettua. Hyönteisten ihmisille tuottamista hyödykkeistä tunnetuin lienee hunaja. Muita kaupallisesti merkittäviä tuotteita ovat mm. mehiläisvaha, silkki ja muutamat väriaineet. Kaupallisena toimintana monet mehiläishoitajat tarjoavat hedelmänviljelijöille niin kutsuttua pölytyspalvelua, missä kasvattajat tuovat mehiläispesiä hedelmätarhoihin hedelmäpuiden kukinta-aikaan. Ylipäänsä koko marjojen ja hedelmien, useimpien vihannesten ja erilaisten öljykasvien tuotanto on täysin riippuvaista pölyttävistä hyönteisistä. Kotitarhuri voi tehdä ns. hyönteishotelleja varmistaakseen pölyttäjien toimintaa puutarhassaan.
Useat hyönteislajit käyttävät ravinnokseen viljelykasveja tai jopa elintarvikkeita, jolloin niitä pidetään tuholaisina. Tyypillisiä tuholaislajeja ovat esimerkiksi kirvat, kulkusirkat ja monien perhoslajien toukat. Toisaalta muilla hyönteisillä parasitoidina eläviä hyönteislajeja käytetään biologisessa tuholaistorjunnassa. Myös ihmisellä esiintyy loisena viihtyviä hyönteisiä, kuten täit ja kirput. Monet hyönteiset myös levittävät tauteja eli toimivat sairauden aiheuttavan eliön vektorina. Tällaisia tauteja esiintyy niin ihmisellä ja muilla eläimillä kuin kasveillakin. Ihmisen kannalta merkittävin hyönteislevitteinen sairaus on malaria, johon kuolee vuosittain 1–2 miljoonaa ihmistä ja sairastuu satakertainen määrä. Muita hyönteisten mukana leviäviä tauteja ovat esimerkiksi keltakuume, denguekuume, unitauti, Chagasin tauti, jokisokeus sekä laaja joukko muita eläin- ja kasvitauteja.
Suomesta on tavattu vuoteen 2007 mennessä noin 21 000 hyönteislajia. Lajimäärältään viisi suurinta lahkoa ovat: