Gli insetti

GLI INSETTI
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Gli insetti: organismi di successo
La classe degli insetti
appartiene al tipo
Arthropoda.
La popolazione mondiale
degli artropodi viene
stimata intorno ad un
miliardo di miliardi di
individui (1018), un milione
di specie, in gran parte
insetti: si tratta dei due
terzi degli animali noti e
sono presenti in quasi tutti
gli habitat.
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Gli insetti: organismi di successo
Gli insetti vengono considerati tra tutti gli animali viventi e
paleontologicamente documentati come il tipo che ha ottenuto il
maggior successo evolutivo.
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Gli artropodi:le ragioni del successo
Le ragioni del successo degli artropodi sono da attribuire alla organizzazione a
segmenti, alla presenza di un solido esoscheletro e alle appendici articolate.
I gruppi di segmenti e le relative appendici sono specializzate per diverse
funzioni:motorie, sensoriali, alimentari e riproduttive.
Aragosta hawaiiana
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Gli artropodi:le ragioni del successo
Questa plasticità evolutiva ha portato ad una notevole diversificazione, ad una
efficiente specializzazione e ad una adeguata organizzazione strutturale del corpo.
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Gli artropodi: l’esoscheletro
Il corpo è completamente ricoperto
dalla cuticola che costituisce un
esoscheletro di componenti proteici
e polisaccaridici.
L’esoscheletro protegge il corpo ed
è anche relativamente
impermeabile, perciò isola in modo
eccellente l'ambiente interno
ponendolo al riparo da eventuali
attacchi di microorganismi e funghi
e rendendo possibile un preciso
controllo dei suoi parametri da
parte dei meccanismi fisiologici.
Scarabeide dell'India-Eupatorus hardwicki
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Gli artropodi: l’esoscheletro
Le caratteristiche
dell’esoscheletro hanno
permesso agli artropodi la
conquista dell’ambiente
subaereo.
Spesso e rigido in alcuni distretti
del corpo, si presenta invece
sottile e flessibile in prossimità
delle articolazioni
Su di esso sono applicati i
muscoli che controllano i
movimenti delle appendici.
Scarabeide dell'India-Eupatorus hardwicki
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Gli artropodi: l’esoscheletro
L'esoscheletro, essendo diviso in segmenti
rigidi tra loro incernierati che si
comportano come bracci di leva, consente
di moltiplicare e di demoltiplicare la
velocità del movimento di un'appendice.
I sistemi di leve costituiti dai segmenti
dell'esoscheletro permettono inoltre alle
appendici di eseguire rapidi movimenti
rotatori o di va e vieni che negli animali
sprovvisti di scheletro si effettuano male.
Confronto tra la gamba dell’uomo e la zampa
dell’insetto. Pur presentando sviluppo del tutto
indipendente, tali organi manifestano notevoli
analogie determinate da eguaglianze funzionali.
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Gli artropodi: l’esoscheletro
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Gli artropodi: la muta
L’esoscheletro, rigido come un’armatura,
pone anche dei problemi: durante la
crescita l’organismo deve
periodicamente liberarsi della cuticola
diventata troppo stretta e produrne una
nuova.
Questo processo viene chiamato muta,
implica costi energetici notevoli e lascia
l’animale provvisoriamente inerme nei
confronti dei predatori ed esposto ad
altri pericoli ambientali.
Muta di libellula
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Gli artropodi: cefalizzazione
Gli artropodi raccolgono informazioni
dall’ambiente esterno attraverso organi
di senso ben sviluppati : per la
fotorecezione, la chemiorecezione, la
meccanorecezione.
La cefalizzazione è molto avanzata e la
maggiorparte degli organi dio senso si
concentrano nell’estremità cefalica
Mosca in primo piano
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Gli artropodi: sistema circolatorio
Il sistema circolatorio è aperto, in esso
scorre l’emolinfa, spinta da una
struttura specializzata, il cuore.
L’emolinfa si allontana dal cuore
all’interno di vasi centrifughi
abbastanza brevi per raggiungere cavità
chiamate seni e ritorna al cuore tramite
pori forniti di valvole.
Il complesso di seni si chiama emocele:
è un sistema cavitario che non
rappresenta una sezione del celoma.
Immagine tratta da www.ducabruzzi.it/contributi.html
Gli artropodi: sistema respiratorio
Negli artropodi si sono affermati
svariati organi per gli scambi
respiratori che devono
assicurare la diffusione dei gas
nonostante la presenza
dell’esoscheletro.
Le specie acquatiche sono in
genere provviste di branchie.
La maggior parte degli insetti
dispone di un ramificato sistema
aerifero costituito da trachee:
dotti che a partire da pori dalla
cuticola si spingono all’interno
del corpo.
Immagine tratta da www.ducabruzzi.it/contributi.html
Gli insetti: evoluzione
Lo straordinario successo degli insetti
è legato alle vicende della loro
evoluzione: i più antichi risalgono al
Devoniano (400 milioni di anni fa), ma
è stato durante il Carbonifero e il
Permiano che sono comparsi e si sono
affermati i dispositivi anatomicofisiologici per il volo e si è avuta una
vera esplosione evolutiva.
Un’ipotesi largamente diffusa postula
che la più rilevante radiazione
evolutiva si sia verificata in parallelo a
quella delle angiosperme 60-65 milioni
di anni fa, nel corso del Cretaceo e
all’inizio del Terziario.
Resina di copale con inclusioni di insetti
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Gli insetti: evoluzione
Una seconda teoria sostiene che gli insetti
si sarebbero impegnati in radicali processi
di diversificazione evolutiva
precedentemente alla radiazione delle
angiosperme. Se questa seconda ipotesi
dovesse avere il soppravvento, si potrà
affermare che nel corso della coevoluzione
della angiosperme e degli insetti che le
impollinavano nutrendosi dei loro prodotti,
siano stati i secondi a determinare la
radiazione evolutiva delle prime. Sarebbero
allora invertiti i termini del rapporto causaeffetto che stanno alla base della prima
ipotesi.
Resina di copale con inclusioni di insetti
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Gli insetti
Gli insetti sono gli organismi
pluricellulari più diffusi sulla Terra.
Vivono in quasi tutti gli ambienti
terrestri e in quelli propri delle acque
interne; quelli adattati al volo
saturano letteralmente l’aria. In
mare gli insetti sono rari, ma non del
tutto assenti.
I motivi del loro successo sono legati
soprattutto a
•Esoscheletro (comune a tutti
artropodi)
•Dimensioni
•Adattabilità
•Volo
•Metamorfosi
alghe
2%
piante
vascolari
15%
altri animali
20%
altri artropodi
7%
Insetti 58%
Gli insetti: le dimensioni
Gli insetti sono organismi
relativamente piccoli, da
meno di 0,3 mm a 30 cm di
lunghezza e di apertura
alare.
La maggior parte degli
insetti si affida alla
diffusione per trasportare
l’ossigeno dagli stigmi ai
tessuti e poiché la diffusione
è efficiente solo in piccoli
organismi, gli insetti hanno
dovuto mantenere
dimensioni limitate.
Gli insetti: le dimensioni
La piccola taglia ne favorisce
tuttavia la dispersione perché
permette loro di vivere in spazi
limitati occupando nicchie
ecologiche che non sarebbero
adatte ad animali più grandi.
Gli individui hanno bisogno solo
di piccole quantità di cibo : in
questo modo in uno spazio
ristretto può vivere un gran
numero di esemplari.
La goccia e la formica
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Gli insetti: le dimensioni
Si pensi che una foglia
di quercia può
contenere sulla sua
superficie circa 100
minuscole galle; ogni
galla può contenere
uno o due ospiti oltre
l’imenottero cinipede
che la occupa: così
una sola foglia ospita
circa 300 insetti!
Acaro
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Gli insetti: adattabilità
L’adattabilità degli insetti sembra
quasi illimitata: sono pochissimi i
luoghi della Terra in cui essi non
possono vivere:persino le cime delle
montagne, i deserti aridi, i laghi, le
sorgenti calde sono abitate da
insetti.
Soltanto il mare non è stato
colonizzato perché tranne alcune
specie che vivono sulla spiaggia,
solo un piccolo numero è capace di
svilupparvisi.
Deserto libico
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Gli insetti: adattabilità
Gli insetti si sono adattati a
diversi modi di vita e alcuni dei
più importanti adattamenti sono
connesse alle abitudini
alimentari.
Le mandibole, che sono in realtà
arti modificati, sono adatte a
prendere sia cibi solidi che
liquidi.
Soltanto poche cose non
vengono attaccate dagli insetti.
Tutte le piante, tranne forse
solo quelle marine, hanno
almeno un insetto ospite.
Parassiti
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Gli insetti: il volo
L’acquisizione del volo è una
chiave fondamentale per
comprendere il grande successo
degli insetti.
Un organismo volante può
fuggire più facilmente ai
predatori terrestri, reperire il
cibo, incontrare individui
dell’altro sesso ed accoppiarsi.
Può diffondersi meglio in altri
habitat.
Heliconiu elpomene, farfalla del Sud America
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Gli insetti: il volo
Gli insetti dispongono di una o due
coppie di ali che battono con una
velocità elevatissima grazie a muscoli
molto efficienti. Le ali sembrerebbero
essere un’estensione dell’esoscheletro
cuticulare e non una modificazione di
altre appendici del tronco, così gli
insetti hanno strutture per volare
senza aver dovuto sacrificare gli arti.
Al contrario i vertebrati volanti sono
in genere lenti negli spostamenti
terrestri.
L’ala degli insetti è analoga ma non
omologa all'ala di altri animali volanti
come uccelli e pipistrelli
Ali di mosca
Gli insetti: le ali
La classificazione degli insetti dipende in gran parte dalle ali.
Il nome degli ordini spesso termina in –ptera, dal greco pteron, ala.
Diptera significa “due ali”, Aptera “senza ali”, Lepidoptera vuol dire “ali a
scaglie”.
Particolare ala di farfalla
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Gli insetti: i nomi delle ali
Tegmine, ala sclerificata
Cavalletta
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Gli insetti: i nomi delle ali
Emielitra, degli eterotteri: ha la prima metà coriacea e l'estremità membranosa.
Cimice
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Gli insetti: i nomi delle ali
Elitra: ala anteriore rigida dei coleotteri
Coccinella
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Gli insetti: la metamorfosi
Il ciclo biologico di molti insetti prevede una
metamorfosi.
Se l a metamorfosi è incompleta (Eterometabolia)
gli individui assomigliano agli adulti a parte le
dimensioni ridotte e le diverse proporzioni
corporee. Il ciclo ontogenetico dell’animale
progredisce attraverso una successione di mute.
Immagine DIA INDIRE:
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Immagine DIA INDIRE: Cavalletta
Gli insetti: la metamorfosi
Se la metamorfosi è completa
(Olometabolia) la forma larvale è
completamente diversa dalla forma
adulta. Dall’uovo (1) nasce una larva
vermiforme (2) che solo dopo un
periodo di profonda trasformazione in
stadio di pupa immobile (3) diventa
adulto (4).
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Gli insetti: la metamorfosi
Negli Insetti olometaboli la
metamorfosi è un processo breve,
irreversibile e complesso che
coinvolge fenomeni di istolisi
(distruzione cellulare dei tessuti),
istogenesi (creazione di nuovi tessuti)
e marcate modificazioni. Essa è
caratterizzata da due periodi di
muta; la muta ninfale e la muta
immaginale. La metamorfosi
comincia al culmine della muta
ninfale; fenomeni istogenetici
assicurano la formazione degli organi
propri dell'adulto.
Immagine DIA INDIRE
Gli insetti: la metamorfosi
L'organogenesi avviene a partire da
organi già esistenti, oppure da
strutture quiescenti durante gli stadi
larvali chiamati dischi immaginali. Il
processo di differenziazione dei
nuovi tessuti richiede la presenza di
cellule poco differenziate o del tutto
indifferenziate: gli istoblasti, che
prolificano e si differenziano secondo
i piani genetici. I fenomeni di istolisi
riguardano i soli organi o tessuti
larvali (tubo digerente, muscoli,
trachee, epidermide, ghiandole, ecc.)
e sono determinati dall'attivazione
dei lisosomi (enzimi capaci di
distruggere i tessuti) .
Immagine DIA INDIRE
Gli insetti: la metamorfosi
Anche la metamorfosi gioca un ruolo importante nel successo evolutivo.
Quando due stadi si nutrono di cibi diversi, per esempio i bruchi che si
nutrono di foglie e le farfalle che succhiano nettare , una data area può
chiaramente sostenere più insetti di quanti ne potrebbe sopportare se questi
si nutrissero di un solo cibo nel corso della loro esistenza.
Immagine DIA INDIRE:
Gli insetti: la metamorfosi
I vari stadi non entrano in competizione ed anzi spesso colonizzano habitat diversi.
La maggior parte degli insetti presenta metamorfosi completa.
Gli insetti
olometaboli, ovvero
a metamorfosi
completa
(in verde nel
grafico)
rappresentano
l’83% degli insetti
lepidotteri
16%
ditteri
12%
imenotteri
13%
neuroptera,
trichoptera,
siphonaptera…
4%
coleotteri
38%
Gli insetti: la metamorfosi
Negli Insetti olometaboli dalle uova si sviluppano larve vermiformi
La nascita delle larve nella farfalla cavolaia
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Gli insetti: la metamorfosi
La fase larvale è
essenzialmente trofica,
dedicata cioè
all’accrescimento
dell’organismo.
La larva va incontro a
successive mute, man
mano che l’incremento
delle dimensioni lo
richiede.
Bruco di Saturnia intento a nutrirsi di foglie di rosa
Gli insetti: la metamorfosi
Dopo diverse mute la larva
si rinchiude all’interno di
un bozzolo.
Lo stadio di crisalide 0
pupa ha durata molto
variabile da specie a
specie; in questa fase dello
sviluppo la crisalide è
completamente immobile,
ma all'interno la larva
subisce profondi
cambiamenti e sviluppa le
ali.
Immagine DIA INDIRE:
Immagine DIA INDIRE
Gli insetti: la metamorfosi
Una volta che
l'insetto all'interno
si è formato, inizia
a spingere contro il
guscio della
crisalide che si
rompe
permettendo
l'uscita dell'adulto.
Le crisalidi possono
essere di varie
forme e colori e
possono essere
sospese, interrate
o protette da un
bozzolo.
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Gli insetti: la metamorfosi
L’adulto ha tipicamente
il compito di garantire
attraverso
l’accoppiamento la
riproduzione e la
diffusione della prole in
altri ambienti.
Immagine DIA INDIRE:
Gli insetti: la metamorfosi
L’adulto perciò è spesso dotato di ali
Immagine DIA INDIRE:
Gli insetti: la riproduzione
La riproduzione negli
insetti è di norma di tipo
sessuale e prevede
gonocorismo, cioè individui
di sesso diverso.
I partner si incontrano e si
riconoscono tramite vari
segnali: colori ( le farfalle),
emissioni di suoni (grilli),
sostanze odorose-feromoni
(falene).
Falena
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Gli insetti: la riproduzione
La fecondazione in genere è
interna e nella maggior parte
degli insetti avviene durante l’
accoppiamento.
Solo in poche specie il maschio
depone una spermatofora, una
massa di spermi avvolti in
materiali accessori,che la
femmina raccoglie ed inserisce
nel corpo.
La spermateca è la struttura che
accoglie gli spermi e li conserva
per consentire la fecondazione di
più di una generazione di ovociti.
Insetti stecco in accoppiamento
Gli insetti: la riproduzione
In molti insetti
l’accoppiamento è un
evento che si realizza una
sola volta nella vita.
Dopo l’accoppiamento e
la fecondazione la
femmina depone le uova
sopra o dentro un
substrato alimentare del
quale le larve si
nutriranno dopo la
schiusa delle uova.
Moscerini della frutta in accoppiamento
Gli insetti: la riproduzione
Per quanto gli insetti
siano di solito ovipari e
la femmina deponga
una grande quantità di
uova, non mancano casi
diversi: alcune mosche
rilasciano una prole già
autonoma, di solito un
individuo alla volta.
Uova di insetti stecco con opercolo già aperto
Gli insetti: la partenogenesi
La partenogenesi è una forma di riproduzione che comporta lo sviluppo
dell’uovo non fecondato.
Può essere obbligatoria continua, obbligatoria ciclica con alternarsi di
generazioni anfigoniche e partenogenetiche, facoltativa come avviene per l’ape
domestica la cui regina genera maschi se non apre la spermateca o femmine se
la apre.
La partenogenesi dell’insetto stecco è detta occasionale e si verifica solo se le
femmine si trovano in certe condizioni ambientali che non permettono loro di
incontrare un maschio; nascono solo femmine.
Immagine DIA INDIRE:
Gli insetti: il mimetismo
Tra le strategie difensive, una delle più utilizzate è il mimetismo
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Il mimetismo batesiano è basato sull’inganno e consiste nella somiglianza di una
specie commestibile con un’altra non commestibile o pericolosa. Questa
Lateraria phosphorea presenta macchie a forma di occhi sulle ali, la cui funzione
è quella di spaventare gli uccelli.
Gli insetti:il mimetismo
Altra strategia è il
mimetismo criptico come
nel caso dell’insetto stecco
(Bacillus rossius), che è
identico ad un ramoscello.
Gli insetti: morfologia
Il corpo dell’insetto è ripartito
in tre regioni: capo, torace e
addome.
L’organizzazione ripetitiva è
ben evidente a livello di
torace ed addome, mentre
nella regione cefalica i
metameri risultano fusi tra
loro.
La regione toracica è dotata
di tre coppie di zampe ed una
o due coppie di ali.
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Gli insetti: morfologia
Immagine tratta da www.ducabruzzi.it/contributi.html
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Gli insetti: morfologia
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Immagine DIA INDIRE:
Gli insetti: il capo
Il capo presenta una coppia di occhi composti.
Primo piano libellula
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Gli insetti: il capo
Il capo presenta una coppia di antenne.
Lucciola
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Gli insetti: il capo
Gli insetti presentano specializzazioni boccali utilizzate per masticare,
per raccogliere liquidi, per aspirare.
Capo di farfalla. Notare la lunghissima tromba avvolta a spirale dell’apparato boccale
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Gli insetti: il capo
Apparato boccale di cavalletta
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Gli insetti: il sistema nervoso
Il sistema nervoso degli insetti
corrisponde ad una coppia di cordoni
neurali caratterizzati dalla presenza
di diversi gangli segmentali
intercalati. I due cordoni convergono
in corrispondenza del capo dove i
gangli danno luogo alla formazione
cerebrale localizzata vicino alle
antenne, agli occhi e a tutti gli organi
sensoriali.
Immagine tratta da www.insetti.org
Gli insetti: il sistema nervoso
Grazie a queste strutture
cerebrali, gli insetti sono in grado
di impegnarsi in comportamenti
elaborati, anche se queste
prestazioni risultano in gran parte
di natura innata. Anche la
complessa organizzazione sociale
di api e formiche sembra essere
ereditaria.
Cella di Apis mellifica
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Uomini e insetti
Gli insetti,tanto numerosi, diversificati e diffusi hanno ovviamente un impatto
notevolissimo sugli altri organismi e giocano un ruolo molto importante negli
ecosistemi come predatori, parassiti e detritivori.
Anche l’impatto sulle attività umane è notevole. Da un lato sono responsabili
dell’impollinazione delle piante in varie attività agricole e vivaistiche (per la
produzione di cereali, di frutta, verdura, piante e fiori ornamentali).
Apis mellifica
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Uomini e insetti
D’altra parte, a causa della loro efficienza, molti insetti sono divenuti un
flagello per le coltivazioni, soprattutto per le monoculture e per le derrate
conservate dall'uomo, e da ciò è derivato l'interesse pratico verso di loro,
interesse che il più delle volte mira a distruggerli.
Filossera, fitofago della vite
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Uomini e insetti
Nelle regioni africane, gli insetti distruggono circa il 75% delle derrate
alimentari, ma nei paesi avanzati le cose non vanno meglio.
Gli Stati Uniti ogni anno spendono miliardi di dollari per distruggerli ed
irrorano le piantagioni di dosi massive dei più pericolosi veleni prodotti
Parassiti dei piselli
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Uomini e insetti
Gli insetti sono anche vettori di numerose malattie, tra cui la malaria e la malattia
del sonno, che continuano ad essere veri flagelli.
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Uomini e insetti
Per quanti tentativi
vengano messi in atto, la
nostra specie non è ancora
riuscita a mettere in
discussione la superiorità
degli insetti.
“Le cimici non sono destinate
a conquistare la Terra per il
semplice fatto che ne sono
già in possesso. Sarà perciò
opportuno stabilire rapporti
meno conflittuali con i nostri
padroni di casa” T. Eisner
Cornell University
Sitografia
http://www.ducabruzzi.it/contributi.html sezione Patologia ed Entomologia vegetale
http://www.insetti.org/
http://www.lucianabartolini.net/ immagini insetti
http://www.indire.it/archivi/dia/ immagini
http://www.webalice.it/leonardo.melchionda/insetti.htm
http://www.linnea.it/
http://www.legambientearcipelagotoscano.it/biodiversita/invertebratiterrestri/insetti.htm
http://omodeo.anisn.it/omodeo/artropodi.htm