Es un insecto de tamaño mediano, con un tórax largo y unas antenas delgadas. Tiene dos grandes ojos compuestos y tres ojos sencillos entre ellos. La cabeza puede girar hasta 180º. Sus patas delanteras, que mantiene recogidas ante la cabeza, están provistas de fuertes espinas para sujetar a sus presas.
Son animales solitarios excepto en la época de reproducción, cuando macho y hembra se buscan para aparearse. Cuando hay más de un macho cerca de una hembra, éstos se pelean y sólo uno se reproduce. Las hembras son mayores que los machos. En raras ocasiones, durante y tras el apareamiento la hembra se come al macho.
Puede ser de color verde o pardo con distintos matices. El color del adulto lo determina el del medio en el que habita durante su última muda (por ejemplo, amarillo, si se trata de paja seca, o verde, si es hierba fresca).
Es el único animal conocido que cuenta con un único oído, y lo tiene localizado en el tórax.
Alcanzan un año de vida, durante el cual mudan seis veces antes de convertirse en adulto. Para mudar se suspenden de una rama, se desprenden de la vieja muda y salen por la parte anterior de la última cutícula .
Este insecto no es venenoso. Utiliza sus fuertes patas delanteras para atrapar a sus presas y devorarlas vivas.
Caza al acecho, permanece inmóvil con las patas delanteras juntas (por lo que parece que está rezando), a la espera de que una presa se acerque. Cuando otro insecto se posa junto a ella, lo observa girando la cabeza (las mantis gozan de muy buena vista) y lanzándose al ataque de inmediato. Hay un tipo de arte marcial inspirado en su forma de atacar. Sus patas delanteras sujetan a la víctima y la mantis comienza a alimentarse de ella inmediatamente, incluso si su presa sigue luchando para escapar.La rapidez de sus patas delanteras es tal que puede atrapar moscas en vuelo.
Las presas pueden ser devoradas en parte o en su totalidad, y dejan únicamente como restos del festín patas, alas o élitros, que la mantis escrupulosamente deja caer al suelo. Para alimentarse, es capaz de cazar: ranas, lagartijas, pequeños ratones y colibríes.
Si bien tienen preferencias por animales vivos para su alimentación, en cautiverio también pueden llegar a alimentarse de insectos muertos, siempre que alguien se los acerque a sus patas raptoras o boca, aunque su actividad predadora se ve disminuida.
En la época de apareamiento la hembra segrega feromonas, con lo que atrae al macho, y es el único momento en el que los machos y hembras se reúnen. Durante este periodo las hembras se vuelven muy agresivas y, en ocasiones, acaban por comerse a su compañero durante o después del apareamiento, empezando por la cabeza. Este comportamiento está bastante mitificado, ya que, si bien se da con frecuencia en cautiverio, es raro en libertad. La cópula dura unas dos horas.
En el apareamiento, en primer lugar el macho rodea a la hembra hasta saltar a su dorso y poner en contacto sus antenas con las de la hembra. A continuación, el macho pone en contacto sus estructuras genitales con las de la hembra y deposita el espermatóforo en el interior de la hembra.
La puesta de los huevos se hace en otoño y los huevos eclosionan en primavera. Pone sus huevos en montoncitos espumosos (ootecas), que ata a las ramitas. La espuma se endurece pronto y protege los huevos hasta que se abren. Cada saco puede albergar entre 200 y 300 huevos, pero sólo unos pocos sobreviven ya que entre ellos impera el canibalismo juvenil, los más espabilados comen a los que tarden mucho en escapar de sus hermanos, disminuyendo constantemente el nivel de natalidad.
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