Phân bộ Côn trùng châu chấu

Phân bộ Côn trùng châu chấu là một nhóm đại diện của lớp Côn trùng, chúng sống bằng cách ăn lá, có tên khoa học là Caelifera và thuộc bộ Cánh thẳng (Orthoptera). Tại Việt Nam, thường người ta phân loại chúng thành hai loài phổ biến nhất là châu chấu và cào cào (ngoại trừ họ Tridactylidae, có ngoại hình giống dế trũi, sống gần ao hồ), dựa trên hình dạng phần đầu bằng hoặc nhọn. Tuy nhiên, sự phân biệt này không phải là tiêu chuẩn khoa học và có thể có cả châu chấu và cào cào trong cùng một họ phân loại. Tại nhiều nơi trên thế giới, châu chấu còn được sử dụng như một nguồn thực phẩm giàu protein, đặc biệt là ở những vùng nghèo khó ở châu Phi. Tuy nhiên, việc tiêu thụ châu chấu cần cẩn trọng, vì chúng có thể chứa các sán dây (lớp Cestoda).

Đặc điểm nổi bật

Châu chấu thường có râu ngắn hơn thân (sợi râu đôi khi dài hơn), và cơ quan đẻ trứng ngắn. Các loài có thể phát ra âm thanh dễ nghe thấy thường làm điều này bằng cách cọ xát xương đùi sau vào cánh trước hoặc bụng, hoặc bằng cách mở cánh khi bay. Màng thính nằm ở hai bên của bụng phía trước. Xương đùi sau thường dài và mạnh mẽ, giúp chúng nhảy xa. Tổng thể, châu chấu có cánh, trong đó cánh sau giống như màng trong khi cánh trước dày và không thích hợp để bay. Cá thể cái thường lớn hơn cá thể đực, và có cơ quan đẻ trứng ngắn.

Châu chấu cũng có thể bị nhầm lẫn với các loài muỗm trong phân bộ còn lại của Orthoptera là Ensifera (bao gồm các loài dế và muỗm), nhưng chúng khác biệt nhau ở nhiều điểm, ví dụ như số đốt trong râu và cấu trúc cơ quan đẻ trứng, cũng như vị trí của màng thính và cách phát ra âm thanh. Các loài dế, muỗm có râu với ít nhất 30 đốt, trong khi các loài châu chấu có ít hơn. Theo quan điểm tiến hóa, Caelifera và Ensifera đã tách biệt từ rất sớm, vào khoảng ranh giới giữa kỷ Permi và kỷ Trias (Zeuner 1939), tức là khoảng 250 triệu năm trước).

Sự đa dạng và phân bố

Theo các ước tính gần đây (Kevan 1982; Günther, 1980, 1992; Otte 1994-1995; và một số tài liệu khác sau này), có khoảng 2,400 chi và hơn 20,000 loài hợp lệ đã được miêu tả thuộc phân bộ này. Tuy nhiên, còn rất nhiều loài chưa được mô tả có thể tồn tại, đặc biệt là trong các khu rừng mưa nhiệt đới. Phân bộ Caelifera chủ yếu phân bố ở khu vực nhiệt đới, nhưng các siêu họ chủ yếu phân bố rộng khắp trên thế giới.

Các họ

Các loài trong phân bộ Caelifera chủ yếu thuộc về 5 họ chính sau đây:

• Acrididae (châu chấu, cào cào đồng cùng các loài châu chấu di chuyển thành bầy)
• Eumastacidae (châu chấu khỉ)
• Tanaoceridae
• Tetrigidae (châu chấu lùn)
• Tridactylidae (dế dũi lùn)

Họ lớn nhất là Acrididae, bao gồm khoảng 10.000 loài. Đặc trưng của họ này là các râu ngắn và to, với giải phẫu tương đối không biến đổi; thông thường chúng trông nổi bật hơn các họ khác trong phân bộ Caelifera, do các cánh và chân của châu chấu trưởng thành phát triển rất tốt và sáng màu. Họ Acrididae cũng bao gồm nhiều loài có tập tính di chuyển thành bầy lớn, gây ra các thiệt hại lớn cho cây trồng nói riêng và cho thảm thực vật nói chung, như:

1. Locusta migratoria: Châu chấu di cư
2. Nomadracis septemfasciata: Châu chấu đỏ
3. Chortoicetes terminifera: Châu chấu Australia
4. Schistocerca americana: Châu chấu sa mạc Bắc Mỹ
5. Schistocerca gregaria: Châu chấu sa mạc.
6. Melanoplus spretus: Châu chấu núi Rocky.

Thông thường chúng đẻ trứng trong đất với các chất xốp bao quanh trứng để bảo vệ chúng trong quá trình ấp; số lượng trứng đẻ mỗi lần khoảng 400-500 quả.

Đặc điểm sinh học

Tiêu hóa, bài tiết

Tiêu hóa

Hệ tiêu hóa của châu chấu bao gồm ruột trước, ruột sau và ruột giữa. Miệng dẫn tới họng và thông qua thực quản tới diều. Nó tuôn vào ruột giữa, và dẫn tới hệ thống ống Malpighi. Chúng là các cơ quan bài tiết chính. Ruột sau bao gồm ruột hồi và ruột thẳng (trực tràng), và đi vào hậu môn. Phần lớn thức ăn được xử lý tại ruột giữa, nhưng một vài phần còn lại cũng như các chất thải từ hệ thống ống Malpighi được xử lý tiếp tại ruột sau. Các chất thải bao gồm chủ yếu là axít uric, urê và một số amino acid, và thông thường chúng được chuyển hóa thành các viên phân khô nhỏ trước khi thải ra ngoài.

Bài tiết

Các tuyến nước bọt và ruột giữa tiết ra các enzym tiêu hóa. Ruột giữa tiết ra proteaza, lipaza, amylaza, invertaza, cùng một vài enzym khác. Ezym cụ thể nào được tiết ra phụ thuộc vào loại thức ăn của châu chấu.

Hệ thần kinh

Hệ thần kinh của châu chấu được kiểm soát bằng các hạch (các nhóm lỏng lẻo của các tế bào thần kinh, được tìm thấy ở phần lớn các loài tiến hóa hơn các động vật ruột khoang (Cnidaria)). Ở châu chấu, có các hạch trong mỗi đoạn cũng như một tập hợp lớn hơn ở đầu, có thể được coi như là não bộ. Chúng cũng có bó dây thần kinh ở trung tâm, thông qua đó mọi kênh hạch được truyền tín hiệu. Các giác quan (nơron giác quan) được tìm thấy gần bên ngoài cơ thể bao gồm các sợi lông nhỏ (lông giác quan), bao gồm một tế bào giác quan và một sợi dây thần kinh, chúng được định hướng chuyên biệt hóa để phản ứng lại với một kiểu kích thích nào đó. Trong khi các lông giác quan được tìm thấy trên toàn bộ cơ thể thì chúng chủ yếu tập trung tại các râu, các tua cảm (một phần của miệng), và các phần phụ nhô ra cận kề cơ quan đẻ trứng (gần phần đuôi). Châu chấu cũng có các cơ quan màng thính giác để tiếp nhận âm thanh. Tất cả các cơ quan này cùng các lông giác quan được liên kết tới não thông qua các bó dây thần kinh.

Sinh sản

Hệ thống sinh sản của châu chấu gồm có các tuyến sinh dục, các ống đưa sản phẩm sinh dục ra ngoài cùng các tuyến phụ trợ. Ở con đực, tinh hoàn bao gồm nhiều nang giữa, chứa tinh trùng khi chúng trưởng thành và tạo ra các tinh trùng thon dài. Sau khi được giải phóng thành chùm, các tinh trùng này tích lũy trong bọng (vesicula seminalis).

Ở con cái, mỗi buồng trứng có vài ống trứng. Các ống này tụ lại thành hai vòi trứng nhỏ, hợp thành một vòi trứng chung để chuyên chở các trứng đã chín. Mỗi ống trứng có một germanium (khối tế bào tạo noãn, tế bào nuôi dưỡng và tế bào nang) và nhiều nang. Tế bào nuôi dưỡng noãn phát triển ban đầu, còn tế bào nang cung cấp vật liệu cho noãn hoàn và làm vỏ trứng (màng đệm).

Trong quá trình giao phối, châu chấu đực phóng tinh trùng vào âm đạo thông qua dương cụ (thể giao cấu) của nó, và chèn bó sinh tinh (gói chứa tinh trùng) vào cơ quan sinh sản của con cái. Tinh trùng di chuyển tới trứng qua các ống nhỏ được gọi là vi lỗ của noãn. Con cái sau đó đẻ túi trứng đã thụ tinh, sử dụng cơ quan đẻ trứng và bụng để đưa trứng xuống sâu dưới mặt đất từ 2–5 cm, mặc dù chúng cũng có thể đẻ trứng trong rễ cây hay trong các bãi phân.

Mỗi túi trứng chứa vài chục trứng bó chặt nhau, giống như các hạt gạo nhỏ và mỏng. Trứng nằm trong đất suốt mùa đông, và nở khi thời tiết ấm lên. Ở khu vực ôn đới, nhiều loài châu chấu sống ở dạng trứng suốt các tháng lạnh (tới 9 tháng), con non và trưởng thành chỉ chiếm khoảng 3 tháng. Con non đầu tiên nở sẽ đào đường hầm lên mặt đất, và các con non còn lại sẽ theo sau. Châu chấu trưởng thành qua các giai đoạn để có kích thước và cánh lớn hơn. Quá trình phát triển này được gọi là biến thái không hoàn toàn vì con non giống hệt châu chấu trưởng thành.

Hệ thống tuần hoàn và hô hấp của châu chấu

Hệ thống tuần hoàn của châu chấu

Châu chấu có hệ thống tuần hoàn mở, với huyết lưu (hemolymph) chứa đầy các khoang và các phần phụ trong cơ thể. Mạch máu kín, mạch ở lưng, kéo dài từ đầu qua phần ngực tới phần đuôi. Nó là một ống liên tục với hai khu vực - tim nằm trong khoang bụng và động mạch chủ, kéo dài từ tim đến đầu và đi qua phần ngực. Cấu trúc rất đơn giản, tim hình ống có nhiều ngăn ở mạch lưng. Hemolymph được bơm về phía trước từ phần đuôi và các phần hông qua một loạt các khoang có van, mỗi khoang này chứa một cặp khe hở bên (ostia). Hemolymph tiếp tục theo động mạch chủ và được đổ ra ở phần trước của đầu. Các bơm phụ trợ đưa hemolymph qua các tĩnh mạch cánh và dọc theo chân và râu trước khi trở lại bụng. Hemolymph vận chuyển chất dinh dưỡng trong cơ thể và đưa các chất thải trao đổi chất tới các ống Malphighi để bài tiết. Không phải là chất mang oxy, vì vậy 'máu' của châu chấu có màu nâu nhạt.

Hệ thống hô hấp của châu chấu

Châu chấu thực hiện hô hấp bằng cách sử dụng các khí quản, đây là các ống chứa không khí, mở ra ở bề mặt của phần ngực và bụng thông qua các cặp lỗ thở. Các van lỗ thở chỉ mở để cho phép trao đổi oxy và carbon dioxide. Các phế quản, được tìm thấy ở phần cuối của các ống khí quản, kết nối với các tế bào và mang oxy đi khắp cơ thể.

Họa về châu chấu

Các loài châu chấu di chuyển thành đàn là một số loài châu chấu râu ngắn trong họ Acrididae, đôi khi hình thành các đàn lớn; chúng di chuyển một cách phối hợp (nhiều hoặc ít) và có thể gây thiệt hại nghiêm trọng cho cây trồng ở nơi chúng đến. Những loài này có khả năng thay đổi màu sắc và hành vi khi mật độ quần thể lớn. Các loài này bao gồm Schistocerca gregaria, Locusta migratoria ở châu Phi và Trung Đông, Schistocerca piceifrons ở Trung Mỹ. Các loài châu chấu khác được coi là loài gây hại (mặc dù không thay đổi màu sắc khi thành đàn), bao gồm các loài trong chi Melanoplus (như M. bivittatus, M. femurrubrum và M. differentialis) và Camnula pellucida ở Bắc Mỹ; Brachystola magna và Sphenarium purpurascens ở miền bắc và miền trung Mexico; và các loài trong chi Rhammatocerus ở Nam Mỹ.