Особенности строения и процессов жизнедеятельности. Насекомые - это представители типа членистоногие. Особенности строения и жизнедеятельности Какие особенности строения и жизнедеятельности насекомых
Внешнее строение насекомых
Размеры насекомых разнообразны и варьируют от 1-2 мм до 15-30 см. Самые маленькие насекомые – перистокрылки (0,25 мм) и хальциды (0,2 мм), самое большое насекомое – палочник (до 330 мм). По объему самым большим насекомым является жук-усач с длиной тела 160 мм и шириной 60 мм.
В теле выделяют три отдела:
- Голова состоит из акрона и 4 сегментов, слитная. На голове размещены антенны, мандибулы, максиллы, непарная нижняя губа, простые глазки и фасеточные глаза. Ротовой аппарат образован тремя парами челюстей, в его состав входит верхняя губа (лабрум). Некоторые виды в составе ротового аппарата имеют гипофаринкс (непарный вырост глотки). Ротовой аппарат может быть различным: грызущий (прямокрылые, тараканы), сосущий (бабочки), грызуще-лижущий (пчелы, шмели), колюще-сосущий (комары), лижущий (мухи). Ротовой аппаратможет быть редуцирован (имаго поденок). Антенны могут быть коленчатого или кольчатого типа.
- Грудь состоит из переднегрудного, среднегрудного и заднегрудноого сегментов. Грудь пости полностью заполнена мускулытурой и сухожилиями, так как является центром локомоции. На каждом сегменте расположена пара торакальных ног. На среднем и заднем грудных сегментах находятся крылья. Грудная нога состоит из члеников: тазик, вертлуг. бедро, голень, лапка. Среди всех конечностей членистоногих ноги представляют собой самый совершенный орган движения. Исходный тип ног – ходильные и бегательные. От них осуществляется переход к специализированным типам ног: хватательным, копательным, плавательным и др. Крыльев обычно две пары. Крыло сформировано двумя слоями кожи, покрытых кутикулой. Жилки крыльев выполняют роль опорной конструкции. У примитивных видов крылья отсутствуют (чешуйницы). Передняя пара крыльев может видоизменяться в надкрылья.
- Брюшко обычно включает 10 сегментов и тельсон. В брюшке расположена большая часть внутренних органов. Иногда сегменты могут сливаться или нести придатки: грифельки, церки, гоноподии, яйцеклад.
Наружные покровы представлены хитиновой кутикулой, гиподермой и базальным матриксом. Кутикула трехслойная, разные слои участвуют в образовании крючков, шипов, бугорков, щетинок, волосков, чешуй.
Внутреннее строение насекомых
Пищеварительная система состоит из трех отделов:
- Передняя кишка выстлана кутикулой, у большинства видов состоит из глотки, пищевода, зоба, желудка. К переднему отделу присоединяются слюнные железы, вырабатывающие пищеварительные ферменты, паутинные или шелкоотделительные железы. В этом отделе происходит механическая обработка и частичное переваривание пищи.
- В среднем отделе кишки осуществляется переваривание пищи и ее всасывание. Средняя кишка способна образовывать слепые выросты – пилорические придатки, выполняющие роль пищеварительных желез и обеспечивающие всасывание пищи. В средней кишке вырабатывается перитррофическая мембрана – особая пленка, обволакивающая пищу.
- Иногда в задней кишке выделяют тонкую, толстую, прямую кишку. В заднем отделе находятся ректальные железы, способствующие более полному всасыванию влаги.
Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами, впадающими в кишку на границе среднего и заднего отделов. Основным продуктом выделения являются кристаллы мочевой кислоты. Насекомые, обитающие во влажных местах или в воде имеют много мальпигиевых сосудов (до 150), выполняющих дополнительную функцию осморегуляции. Виды, проживающие в аридных условиях, имеют 1-2 пары мальпигиевых сосудов, сросшихся с прямой кишкой и обеспечивающих сохранение влаги в организме. Выделительную функцию выплняют клетки жирового тела и перикардиальные клетки, так называемые почки накопления. Продукты обмена могут накапливаться в покровной кутикуле и даляться вместе с экзувием в процессе линьки.
Функции жирового тела:
- накопление питательных веществ (белков, жиров, гликогена) и влаги, обеспечивающих рост насекомого и метаморфоз;
- накопление продуктов обмена (соли мочевой кислоты и др.);
- часть жирового тела может трансформироваться в орган свечения (жуки-светляки).
Кровеносная система у насекомых незамкнутая. По полостям тела, омывая внутренние органы, циркулирует гемолимфа. Ее движение обеспечивает работа сердца. Сердце имеет вид трубки, расположеной на спинной стороне тела. Оно разделено на камеры (максимальное количество 8). Сокращение сердца от задней камеры к передней способствует движению гемолимфы вперед. Из аорты кровь изливается в полость тела.
Циркуляции гемолимфы способствуют:
- работа сердца;
- сокращение перикардиальной и периневральной диафрагм;
- некоторые дополнительные пульсаторы.
В состав гемолимфы входят: плазма и гемоциты (лейкоциты , фагоциты, амебоциты).
Дыхательная система представлена трахейной системой. Трахеи – впячивания покровов, открываются наружу стигмами – дыхальцами. Изнутри трахей интима образует тенидии – специальные утолщения, не дающие трахеям спадаться. От концевых ветвей трахей отходят трахеолы, способные проникать внутрь клеток. Максимальное число дыхалец – 10. Трахеи могут участвовать в образовании воздушных мешков, улучшающих вентиляцию в трахеях и уменьшающих удельный вес тела насекомого.
Пример 1
У майского жука, пчелы, мухи воздушные мешки занимают существенную часть полости тела.
Если в трахейной системе присутствуют дыхальца, то она открытая, если нет – закрытая. У некоторых видов насекомых газообмен осуществляется через кожу.
Нервная система состоит из головного мозга – крупного церебрального ганглия и подглоточного ганглия, соединенными между собой коннективами.
Головной мозг включает три отдела:
- Протоцеребрум, наиболее сильно развитый передний отдел, вытянут по бокам в зрительные доли, иннервирует глаза и глазки, акрон. В этом отделе хорошо развиты грибовидные тела.
- Дейтоцеребрум иннервирует антенны.
- Тритоцеребрум иннервирует верхнюю губу.
Головной мозг развит тем сильнее, чем сложнее поведение у насекомых. Иннервация груди и брюшка осуществляется брюшной нервной цепочкой. Характерна олигомеризация ганглиев брюшной нервной цепочки. Внутренние органы иннервируются системой симпатических нервов.
Эндокринные железы представлены:
- нейросекреторными клетками мозга;
- прилежащими, кардиальными телами;
- переднегрудными железами.
Высоко развиты разнообразные органы чувств, подразделяющиеся на:
- Механорецепторы (органы осязания – усики, органы слуха и сейсмического чувства – сколпофоры).
- Хеморецепторы – органы вкуса и обоняния.
- Термо- и гигрорецепторы расположены на щупиках и усиках.
- Фоторецепторы представлены органами зрения: простыми глазками или фасеточными глазами.
Половая система и размножение. Насекомые – раздельнополые животные с выраженным у многих видов половым диморфизмом. Половая система самцов состоит из парных семенников и семяпроводов, семяизвергательного канала, придаточных желез, эдеагуса – совокупительного органа. У самок половая система включает парные яичники, яйцевод, влагалище, у некоторых видов – семяприемник, яйцеклад.
Замечание 1
Важным диагностическим признаком в систематике имеет строение гениталий насекомых.
Развитие у насекомых сложное, может протекать прямо, с полным или неполным метаморфозом.
Существует три главных типа постэмбрионального развития :
- Прямое развитие – аметаболия (первичнокрылые отряда щетинкохвостых, двухвостки).
- Развитие с постепенным метаморфозом – гемиметаболия (многие крылатые насекомые).
- Полное превращение – голометаболия (перепончатокрылые, двукрылые и др.).
Типичным представителем класса Насекомые являются хрущ майский (Melolontha melolontha). Длина тела достигает от 5 до 60 мм, размах крыльев не превышает четырех сантиметров.
Особенности внешнего строения
Отделы тела - голова, грудь и брюшко, каждый из которых выполняет свои функции. Председатель образована из 6 сегментов, которые полностью сливаются. На голове есть усики, глаза и ротовые органы. Усиков, которые называют антеннами или сяжки - одна пара. В жука они пластинчатые и выполняют функцию органа обоняния. Рота органов три пары: верхние челюсти (мандибулы), нижние челюсти (максил) и верхняя и нижняя губы. Эти органы образуют грызущий ротовой аппарат. На нижних челюстях и нижней губе есть выросты - щупики, которые выполняют функцию органов осязания и вкуса. Наряду с усиками расположены сложные (фасеточные) глаза. У насекомых они могут быть простыми и сложными.
В зависимости от типа пищи, ротовые органы насекомых видоизменяются, что приводит к формированию различных типов ротовых аппаратов:
грызущий ротовой аппарат - ротовые органы, к которым относятся верхняя и нижняя губы, верхние и нижние челюсти (например, бабки, жуки, тараканы, прямокрылые, термиты, муравьи)
грызущих-лижущим ротовой аппарат - ротовые органы, у которых нижняя губа и нижние челюсти образуют хоботок, а верхние челюсти потеряли жевательную функцию и участвуют в построении сот (пчелы, шмели)
сосущий ротовой аппарат - ротовые органы превращены в хоботок, который приспособлен к питанию нектаром из цветков (бабочки)
колюще-сосущий ротовой аппарат - ротовые органы, в которых нижняя губа образует хоботок для всасывания жидкостей, а верхние и нижние челюсти превращены в длинные колючие стилеты для прокалывания покровов тела (клопы, тли, вши, некоторые двукрылые).
Некоторые взрослые насекомые (тутовый шелкопряд, оводы) не подпитываются, поэтому ротовые органы у них не функционируют и очень уменьшены.
Грудной отдел состоит из трех сегментов (передне-, средне- и заднегрудь), которые имеют органы движения - ноги и в крылатых насекомых - крылья. На каждом сегменте груди - по одной паре конечностей, и поэтому у насекомых 3 пары ходильных ног, из-за чего их еще называют гексапод (шестиногими). В других насекомых эти конечности могут выполнять другие функции и поэтому выделяют следующие их типы: прыгательные, плавательные, хватательные, роющие, бегающие и тому подобное. Ко второму и третьему сегментов у насекомых присоединены две пары крыльев. Крылья является складками покровов, стенки которых построены из верхнего и нижнего слоев эпителиальных клеток, покрытых кутикулой. Между этими слоями есть щель с гемолимфы. Опорный каркас крыла образует система продольных и поперечных утолщений, которые называются жилками. В жука первая пара видоизменяется в жесткие надкрылья. Надкрылья - видоизмененные передние крылья, которые защищают перепончатые крылья от повреждений в то время, когда насекомое не летает.
Брюшко образовано разным количеством сегментов (не более двенадцати) и в нем размещена основная масса внутренних органов. Этот отдел лишен конечностей, имеет отверстия трахейной системы - дыхальца, и завершается яйцекладом.
Покровы представлены гиподермой и хитиновой кутикулой с восковидным пленкой, которая препятствует испарению воды. На теле насекомого есть многочисленные волоски, выполняющие функцию органов осязания, создают воздушный слой, который защищает тело от воды во время дождя, от перегрева, обусловливают окраску и тому подобное. На поверхность тела открываются протоки пахучих желез, которые помогают особям находить друг друга во время размножения. В других насекомых могут быть ядовиты (в мохнатых гусениц), восковые (у пчел), шелковые (у личинок бабочек) и другие железы.
Особенности внутреннего строения и процессов жизнедеятельности
Пищеварительная система состоит из переднего (ротовая полость со слюнными железами, глотка, пищевод, желудок), среднего (средняя кишка с пилорических придатками, без печени) и заднего (задняя кишка с анусом) отделов. Хрущ питается растительной пищей, поэтому в выростах его кишки являются симбиотические микроорганизмы, выделяющие ферменты для переваривания клетчатки. У личинок кишка имеет сравнительно большую длину и пища задерживается в организме на длительное время. Всасывания воды с целью предотвращения ее потери происходит в задней кишке с помощью ректальных желез.
Дыхательная система - трахейному типа. По всему телу разветвляется система трахейных трубочек, которые открываются на брюшке дихальцями- стигмами (на одном сегменте - пара). Перемещается воздух в этой системе благодаря диффузии и движениям брюшка.
Кровеносная система незамкнутая. Сердце трубчатые, расположенный в спинной части брюшка.
Жидкость системы - гемолимфа - бесцветная и не участвует в транспортировке газов, что связано с развитием трахей. Она осуществляет такие функции, как транспорт питательных
Внутреннее строение жука майского: А - усики; Б - навкологлоткове нервное кольцо: В - декабре ганглии; Г - трахеи; Д - сердце; Е - яичник; Ж - мальпигиевы сосуды; С - дыхальце; И - зоб; И - желудок
веществ, перенос продуктов обмена, распределение гормонов, защита с помощью клеток-фагоцитов от микроорганизмов и др. Циркуляция гемолимфы осуществляется сокращениями сердца. При растяжении стенок сердца с помощью мышц гемолимфа через боковые отверстия (Остии) попадает в сердце, а при сокращении клапаны закрывают ости и жидкость поступает в артерии.
Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами и жировой телом. Мальпигиевы сосуды - это выделительные трубочки на границе средней и задней кишки. Количество этих выростов изменяется от 2 до 150. Жировое тело - рыхлая соединительная ткань, которая, помимо прочих функций, поглощает продукты обмена.
Нервная система - узлового цепного типа, для которой характерен хорошо развит "мозг" - надглоточного скопления нейронов. В нем выделяют С отделы - передний, средний и задний. Передний отдел построен сложнее и обеспечивает сложные формы поведения. Брюшной цепочка состоит из пидглоткового узла и, как правило, 10 грудных и брюшных увеличенных ганглиев.
Поведение очень сложная и определяется взаимодействием безусловных и условных рефлексов. Большую роль для насекомых имеют такие врожденные формы поведения как инстинкты.
Эндокринная система осуществляет гуморальную регуляцию с помощью гормонов, которые выделяются надглоточным и подглоточный узлами, придатками мозга и др. Особое значение для насекомых имеют такие биологически активные вещества, как экдизон, которые влияют на линьку, " ювенильный гормон" - тормозит созревание, феромоны влияют на представителей своего вида, половые аттрактанты - привлекают особей противоположного пола во время размножения и др.
Органы чувств - самые разнообразные, что связано с общим высоким уровнем организации и сложным поведением насекомых. В основном это волосы или другие творения с рецептором внутри: органы зрения - глаза сложные фасеточные и простые, органы обоняния - усики, орган вкуса - на ротовых органах и на других частях тела, органы осязания - чувствительные волоски на покровах тела, органы слуха (тимпанальной органы, хордотональни органы ) находятся на брюшке (у кузнечиков - на ногах). В майских жуков, как и в других летающих насекомых, в основе усиков есть специальные Джонстон органы для контроля за скоростью и направлением полета.
Размножения. Майские жуки, как и почти все насекомые, - раздельнополые. Оплодотворение внутреннее. Половой диморфизм жука майского выражается в том, что на усиках самцов семь члеников, а у самок их только шесть; самки имеют яйцеклад для откладывания яиц, расширенные голени конечностей для зарывание их в почву и др.
Развитие у майского жука - косвенный, при котором в жизненном цикле наблюдается куколка. Куколка - стадия развития насекомых с полным превращением, в которой происходит внутренняя перестройка, в результате которой насекомое превращается из личинки во взрослую особь. Преобразование от яйца до стадии взрослого насекомого регулируется гормонами и продолжается в жука несколько лет.
Развитие в большинстве насекомых, как правило, непрямой, но есть прямой:
1) прямой (в первиннобезкрилих насекомых, или щетинкохвосток)
2) косвенный (или развитие с превращением - метаморфозом):
■ с полным превращением: яйцо - личинка - куколка - имаго (в жесткокрылых, перепончатокрылых, чешуекрылых, двукрылых, блох )
■ с неполным превращением: яйцо - личинка - имаго (в прямокрылых, тараканов, клопов ).
Биологическое значение преобразования заключается в том, что: а) личинки и взрослые особи живут в разных условиях и поэтому не конкурируют за место обитания и пищу; б) насекомые имеют большую возможность выжить при неблагоприятных условиях жизни (низкая температура, отсутствие пищи) на той или иной менее уязвимой стадии развития, в целом способствует увеличению численности особей вида.
Насекомые - настоящие наземные беспозвоночные. Класс насчитывает около 1 млн. видов. Тело насекомых четко разделено на голову, грудь, брюшко. Голова образована четырьмя сегментами. Грудной отдел состоит из трех сегментов, у каждого одна пара конечностей. Второй и третий сегменты на спинной стороне обычно несут по паре крыльев. Брюшко состоит из 8-12 члеников.
Общая характеристика
Типичным представителем этого класса является майский жук. Длина его составляет 2-2,5см. Форма тела цилиндрическая. Цвет - светло-коричневый. По бокам брюшка имеются характерные треугольные белые пятна.
Майский жук — типичный представитель класса Насекомые
На голове майского жука располагаются органы чувств и ротовые органы. Органами чувств насекомых являются два фасеточных глаза. Впереди глаз находится пара усиков с расширенными пластинками на конце, выполняющими роль органов обоняния.
Органы осязания и вкуса - щупики. Они находятся попарно на нижней губе и на нижних челюстях. К ротовым органам относятся верхняя и нижняя губы, верхние и нижние челюсти. Верхняя губа и верхние челюсти одночленные. Нижняя губа и нижние челюсти многочленные.
По характеру строения ротовых органов у насекомых различают грызущие, колюще-сосущие, лакающие, режуще-сосущие и другие ротовые аппараты, что связано с разнообразием пищи, употребляемой разными насекомыми.
Майский жук относится к отряду жуков или жесткокрылых. У насекомых, относящихся к этому отряду, первая пара крыльев превратилась в жесткие надкрылья, служащие чехлом для второй пары перепончатых крыльев, используемых при полете.
Прежде чем взлететь, майский жук приподнимает надкрылья, отводит их в сторону и расправляет сложенные под ними перепончатые крылья. Во время полета крылья выполняют такую же роль, как несущие плоскости у самолета, а надкрылья - ту же роль, что пропеллер самолета.
Ноги майского жука снабжены острыми коготками, что помогает ему крепко цепляться за листья и веточки.
Брюшко майского жука состоит из 8 сегментов; их видно только с нижней стороны, так как верхняя его часть почти вся (за исключением заостренного кончика брюшка) скрыта надкрыльями.
Питание насекомых . Питается майский жук молодыми листьями деревьев. Проглоченная пища через пищевод попадает в объемистый зоб, а из него в желудок, где перетирается хитиновыми зубчиками. В кишке измельченная пища окончательно переваривается и всасывается, а непереваренные остатки попадают в заднюю кишку и выбрасываются наружу через заднепроходное отверстие.
Дыхательная система у насекомых представлена трахеями. Это многочисленные ветвящиеся трубки, в которые воздух попадает через специальные отверстия - дыхальца, или стигмы. Трахеи распределяют воздух по телу, достигая всех органов. Работа органов дыхания насекомых связана с работой мышечной системы брюшка: при его сокращении воздух выталкивается из трахей, а при расширении брюшка в них попадает свежий воздух.
Кровеносная система насекомых представлена сердцем и сосудами. Сердце и аорта расположены на спинной стороне. В связи с тем, что имеется разветвленная сеть трахей, кровеносная система развита слабо и лишена функции переносчика кислорода. Жидкость, циркулирующая по кровеносной системе, называется гемолимфой. В ней находятся белые кровяные тельца.
Органы выделения насекомых - многочисленные трубочки (мальпигиевы сосуды), впадающие на границе средней и задней кишок. Просвет их заполнен зернами мочевой кислоты - главным продуктом диссимиляции у насекомых. Кроме того, выделительную функцию несет жировое тело. В нем также скапливается, хотя и не удаляется из тела, мочевая кислота, поэтому с возрастом концентрация ее в жировом теле увеличивается. Жировое тело является «почкой» накопления. Однако основная функция жирового тела - накопление запасных питательных веществ: жира, гликогена, белка.
Нервная система насекомых построена по типу брюшной нервной цепочки, однако может достигать очень высокого уровня развития и специализации. Центральная нервная система включает головной мозг, подглоточный ганглий и сегментарные ганглии брюшной нервной цепочки, расположенные в туловище. Головной мозг отличается очень сложным гистологическим строением. У большинства насекомых ганглии брюшной нервной цепочки концентрируются в продольном направлении.
Размножаются майские жуки половым путем. Оплодотворенная самка зарывается в почву и откладывает яйца. В них развиваются личинки, которые покидают оболочки яиц в конце лета. Личинки питаются перегноем.
Осенью они проникают глубоко в почву, перезимовывают, а весной поднимаются к поверхности почвы и на протяжении всего лета питаются корнями травянистых растений и сеянцев сосны. Зимуют опять глубоко в почве и лишь на третье лето выросшие личинки способны питаться корнями кустарников и деревьев, от чего молодые деревца часто засыхают.
В куколку личинка превращается только после того, как она перезимует третий раз и сильно увеличится в размерах. Это происходит в конце весны, а к осени из нее выходит взрослый майский жук. В начале мягкие его покровы бесцветны, потом они твердеют и становятся окрашенными. Перезимовав еще раз в земле, жуки выползают на ее поверхность весной. Массовый лет их происходит в весенние месяцы в сумерки.
Основной вред лесному хозяйству приносят не взрослые жуки, а их личинки. Это связано с тем, что начиная со второго года, они питаются корнями деревьев и губят молодые растения и сеянцы.
Естественными врагами майских жуков являются птицы (скворцы, грачи) и млекопитающие (кроты, летучие мыши). Этих птиц и зверей необходимо всячески охранять.
Насекомые - это представители типа членистоногие. Их характерной особенностью является наличие конечностей, состоящих из отдельных сегментов. Класс Насекомые является самым многочисленным и насчитывает около 1 млн видов. Тараканы, кузнечики, жуки, бабочки, осы, пчелы - перечислить всех просто невозможно! Какие же черты позволили им получить такое широкое распространение? Тема "Насекомые и их особенности" очень интересна. Давайте изучим ее подробнее.
Строение
Отделы тела, которые имеют насекомые (фото см. в статье), - это голова, грудь и брюшко. На голове расположена пара усиков, длина которых варьируется и служит важным систематическим признаком.
Чудесное превращение
Происходит по-особенному. У организмов с из личинки образуется имаго - взрослая особь. Причем эти две стадии по морфологическим признакам не отличаются ничем, кроме размера. Так происходит процесс развития таких отрядов, как тараканы, прямокрылые, термиты, вши, клопы и богомолы.
У жесткокрылых и блох другой тип превращения - полное. Его суть заключается в том, что личинка на раннем этапе развития выходит из яйца, превращаясь в куколку. На этой стадии происходит разрушение первоначальных органов и формирование новых. Так образуется взрослая особь. Важным фактом является и то, что личинка и имаго внешне не похожи. Например, колорадский жук на первоначальном этапе развития похож на небольшого червя.
Среда обитания
Характерные признаки насекомых
Насекомые (фото демонстрируют разнообразие представителей) имеют признаки, по которым систематики выделяют их в отдельный класс типа Членистоногие. Это три пары конечностей и отделов тела (голова, грудь, брюшко), наличие пары усиков на голове, органы дыхания - трахеи, а выделения - мальпигиевы сосуды.
Разнообразие и значение насекомых
Какое насекомое из отряда перепончатокрылые является общественным? Конечно же это пчела. Ее главное значение заключается в получении меда и перги из пыльцы.
Представители отряда тараканы очень плохо летают, но хорошо ориентируются в пространстве при помощи длинных усиков.
Саранча, медведки и сверчки являются прямокрылыми. К этому отряду относятся и кузнечики, и сверчки, у которых имеются специальные приспособления. Это так называемое зеркальце - тонкая перепонка - и смычок - жилка с зубчиками.
Насекомые, относящиеся к отряду Клопы, имеют уплощенное тело, на котором не образуются крылья. Их отсутствие компенсируется способностью легко прыгать на приличное расстояние.
Насекомые - это и все представители отряда жуки, имеющие жесткие надкрылья, плотно прикрывающие брюшко.
Кто из нас не любовался порхающим полетом красавиц бабочек? Они также являются насекомыми. Они не только красивы. Многие из них полезны. Так, "возглавляет" целое производство. Его искуссвенно разводят во многих странах мира. А продуктом ее жизнедеятельности является натуральный шелк.
Таким образом, насекомые представляют собой класс большинство из которых приспособлены к полету. Благодаря достаточно высокому уровню организации они освоили все среды обитания, заняв свою нишу в системе органического мира.
Класс Насекомые объединяет более 1 млн. видов членистоногих животных, для которых характерно расчленение тела на три отдела: голову, грудь и брюшко. На груди находится три пары ног, брюшко лишено конечностей. Большинство имеют крылья и способны к активному полету.
© Внешнее строение . На голове насекомых имеются сложные (фасеточные) глаза, у некоторых видов, кроме них, имеются и простые глаза. На голове имеются четыре пары придатков: первая пара - усики (антенны), органы обоняния, остальные три пары образуют ротовой аппарат. Верхняя губа прикрывает верхние челюсти. Вторая пара ротовых придатков образует верхние челюсти, третья пара - нижние челюсти, четвертая пара срастается и образует нижнюю губу. На нижней челюсти и нижней губе могут находиться по паре щупиков. К ротовому аппарату относится язык - хитиновое выпячивание дна ротовой полости. В связи с типом питания, ротовые аппараты могут быть различных типов (рис. 128):
¨ грызущего типа - характерны для насекомых, питающихся жесткой растительной пищей (жуки, прямокрылые, тараканы и др.) - наиболее древний, исходный тип ротовых аппаратов;
¨ грызуще - сосущие ротовые аппараты у пчел;
¨ колюще - сосущие ротовые аппараты у клопов, комаров;
¨ сосущие ротовые аппараты у бабочек;
¨ лижущий ротовой аппарат у мух.
Грудь состоит из трех члеников: передне-, средне- и заднегрудь. На каждом сегменте находится по паре ног, на средне- и заднегруди у летающих видов находится чаще всего две пары крыльев. Конечности членистые, образующие с помощью суставов систему рычагов. В связи с образом жизни ноги бывают бегательными, прыгательными, плавательными, копательными, хватательными и другими.
Брюшко у наиболее эволюционно продвинутых характеризуется уменьшением числа сегментов (от 11 до 4-5 у перепончатокрылых и двукрылых). На брюшке у низших насекомых есть парные конечности, у высших насекомых они видоизменяются в яйцеклад или другие органы.
Покровы состоят из кутикулы и гиподермы, которые защищают насекомых от механических повреждений, потери воды, являются наружным скелетом.
Мышцы насекомых по гистологическому строению относятся к поперечнополосатым, они отличаются высокой дифференциацией и способностью к очень высокой частоте сокращений (до 1000 раз в сек.)
© Пищеварительная система начинается ротовыми конечностями и ротовой полостью, в которую открываются протоки слюнных желез. Слюнные железы могут видоизменяться и вырабатывать шелковистую нить, превращаясь в прядильные железы (у гусениц многих видов бабочек). Передняя кишка включает глотку, пищевод, у некоторых видов насекомых имеется расширение - зоб. У видов, питающихся твердой пищей, за зобом находится жевательный желудок, в котором находятся хитиновые складки - зубцы, способствующие перетиранию пищи. Средняя кишка может иметь слепые выросты, увеличивающие поверхность всасывания. Задняя кишка заканчивается анальным отверстием. На границе между средней и задней кишкой просвет кишечника открываются многочисленные слепо замкнутые мальпигиевы сосуды (рис. 129).
У многих насекомых в кишечнике поселяются простейшие и бактерии, способные переваривать клетчатку. Среди насекомых существуют всеядные виды (тараканы), растительноядные, хищные. Существуют виды, питающиеся падалью, продуктами гниения - навозом, растительными остатками. Некоторые виды приспособились переваривать такие малопитательные вещества, как воск, волосы.
|
Рис. 130. Строение трахей насекомых.
Активно передвигающиеся насекомые могут совершать дыхательные движения с помощью расширения и сжатия брюшка. У многих личинок, живущих в воде (стрекозы, поденки), имеются так называемые трахейные жабры , стигм нет, трахейная система замкнутая. У некоторых личинок, живущих в воде, встречаются жабры, не имеющие трахей, газообмен происходит только через покровы, в этих случаях кислород транспортируется гемолимфой.
Кровеносная система развита у насекомых сравнительно слабо. Сердце находится в околосердечном синусе, на спинной стороне брюшка, и представляет собой трубку, слепо замкнутую на заднем конце, разделенную на камеры и имеющую по бокам парные отверстия с клапанами -остии. К каждой камере сердца подходят мышцы, обеспечивающие ее сокращение. Гемолимфа движется в переднюю часть тела, в единственный сосуд - в головную аорту - и выливается в полость тела. Через многочисленные отверстия гемолимфа попадает внутрь околосердечного синуса, затем через остии, при расширении сердечной камеры, засасывается в сердце (рис. 131).
Гемолимфа не имеет дыхательных пигментов и представляет желтоватую жидкость, содержащую фагоциты. Основная ее функция - транспорт питательных веществ ко всем органам и продуктов обмена к органам выделения. Дыхательная функция гемолимфы незначительна, но у некоторых водных личинок насекомых (у мотыля, личинок комаров-звонцов) гемолимфа имеет гемоглобин, окрашена в ярко-красный цвет и отвечает за транспорт газов.
© Органы выделения . К ним у насекомых относятся мальпигиевы сосуды и жировое тело. Мальпигиевы сосуды (в количестве до 200 и более) поглощают из гемолимфы продукты обмена веществ. Продукты белкового обмена превращаются в кристаллы мочевой кислоты, жидкость активно реабсорбируется эпителием сосудов и возвращается в организм, а кристаллы мочевой кислоты попадают в заднюю кишку. Жировое тело насекомых, помимо основной функции - аккумуляции запасных питательных веществ, служит еще и «почкой накопления», в ней есть особые экскреторные клетки, которые постепенно насыщаются труднорастворимой мочевой кислотой.
© Нервная система . ЦНСнасекомых состоит из головного мозга, подглоточного ганглия и сегментарных ганглиев брюшной нервной цепочки (рис. 132). Периферическая нервная система представлена нервами, отходящими от ЦНС, и органами чувств. Продолжается тенденция к слиянию ганглиев, у некоторых насекомых грудные и брюшные сегментарные ганглии сливаются в грудные и брюшные нервные узлы. Наиболее сложный головной мозг развивается у общественных насекомых: муравьев, пчел, термитов.
Органы чувств насекомых многообразны и сложны. Они имеют сложные глаза и простые глазки. Сложные глаза состоят из омматидиев , число которых у различных видов насекомых неодинаково. У стрекоз каждый глаз состоит из 28000 омматидиев, у муравьев, особенно у особей, обитающих под землей, число омматидиев снижается до 8 - 9. Зрение у некоторых насекомых цветное, цветовосприятие сдвинуто в сторону коротковолновых лучей: они видят ультрафиолетовую часть спектра и не видят красные цвета. Зрение мозаичное. Роль простых глазков до конца не изучена, но доказано, что они воспринимают поляризованный свет.
Многие насекомые способны издавать звуки и слышать их. Органы слуха могут располагаться на голенях передних ног, у основания крыльев, на передних сегментах брюшка. Органы, издающие звуки, у насекомых также разнообразны.
Органы обоняния расположены в основном на антеннах, которые наиболее развиты у самцов. Органы вкуса располагаются не только в ротовой полости, но и на других органах, например на ножках - у бабочек, пчел, мух, и даже на усиках - у пчел, муравьев.
На всей поверхности тела насекомого находятся сенсорные клетки, которые связаны с чувствительным волоском. При изменении влажности, давления, дуновении ветра, при механическом воздействии изменяется положение волоска, возбуждается рецепторная клетка и передает сигнал в головной мозг.
Многие насекомые воспринимают магнитные поля и их изменение, но где находятся органы, воспринимающие эти поля, пока неизвестно.
© Органы размножения . Насекомые раздельнополы. У многих насекомых проявляется половой диморфизм - самцы могут быть мельче (у многих бабочек) или иметь совершенно другую окраску (бабочки непарного шелкопряда), иногда самцы имеют более крупные усики, у некоторых видов сильно развиваются отдельные органы - верхние челюсти у самца жука-оленя. У самцов в брюшке имеются семенники, от которых отходят семяпроводы, заканчивающиеся непарным семяизвергательным каналом. У самок имеются два яичника, они открываются в парные яйцеводы, которые ниже соединяются в непарное влагалище.
При спаривании семя самца вводится в совокупительную сумку и семяприемник, откуда попадает во влагалище, где и происходит оплодотворение яиц. У некоторых видов сперматозоиды в семяприемнике сохраняются живыми несколько лет. У пчелиной матки, например, брачный полет бывает раз в жизни, а живет и откладывает яички она 4-5 лет.
У насекомых известны случаи партеногенетического размножения (без оплодотворения). Самки тлей в течение всего лета из неоплодотворенных яичек отрождают личинок, из которые развиваются самки, только осенью из личинок образуются как самцы, так и самки, происходит спаривание, и зимуют оплодотворенные яички. Из партеногенетических яичек общественных перепончатокрылых образуются самцы. Половые железы трутней у пчел остаются гаплоидными, а клетки тела восстанавливают диплоидность.
© Развитие насекомых делится на два периода - эмбриональное, включающее развитие зародыша в яйце, и постэмбриональное, которое начинается с момента выхода молодого животного из яйца. Постэмбриональное развитие происходит с метаморфозом, по его характеру они делятся на насекомых с неполным превращением и насекомых с полным превращением.
К насекомым с полным превращением относятся насекомые, у которых личинка резко отличается от взрослой стадии имаго, присутствует стадия куколки , во время которой происходит перестройка организма личинки и формируются органы взрослого насекомого. Из куколки выходит взрослое насекомое. Насекомые с полным превращением во взрослом состоянии не линяют. К насекомым с полным превращением относятся, например, отряды: Жесткокрылые, Перепончатокрылые, Двукрылые, Чешуекрылые и другие.
У насекомых с неполным превращением стадия куколки отсутствует, из яйца выходит личинка (нимфа), похожая на взрослое насекомое, но крылья и половые железы недоразвиты. Личинки несколько раз линяют, и после последней линьки появляются крылатые взрослые насекомые с развитыми гонадами. К насекомым с неполным превращением относятся, например, отряды: Таракановые, Богомоловые, Прямокрылые, Вши, Равнокрылые и другие.
У насекомых отряда Жесткокрылые (Coleoptera) первая пара крыльев превращена в жесткие надкрылья, ротовой аппарат грызущего типа. У майского жука развитие личинки продолжается под землей несколько лет. Личинка имеет хорошо выраженную голову с ротовым аппаратом грызущего типа, три пары членистых конечностей, совершенно не похожа на жука. Первый год личинка питается перегноем, второй - корнями трав, третий - корнями кустарников и деревьев, чем приносят большой вред молодым древесным насаждениям. На четвертый год в конце весны личинка превращается в куколку и осенью из куколки выходит молодой жук. На поверхность почвы жук выходит весной следующего года. Личинки жуков-короедов, усачей, приносят большой вред лесу и саду, повреждая древесину деревьев, колорадский жук является опасным вредителем картофеля, листьями которого питаются и личинки, и взрослые жуки. Личинки жуков-щелкунов называют проволочными червями, они приносят вред злаковым культурам, подгрызая корни. Хлебные жуки питаются мягкими зернами хлебных злаков, а их личинки грызут корни.
Большую пользу приносят хищные жуки жужелицы , божьи коровки и их личинки, питающиеся тлями. Многие жуки являются санитарами, очищая природу от трупов и навоза (скарабеи , навозники , мертвоеды , могильщики ).
У бабочек ротовой аппарат сосущего типа, две пары крупных крыльев покрыты хитиновыми чешуйками, которые образуют причудливые и сложные рисунки. Окраска может быть предостерегающей , предупреждающей о несъедобности, покровительственной , выражающейся в сходстве с защищенным животным или несъедобным объектом. В то же время окраска носит опознавательный характер.
Личинки бабочек - гусеницы - имеют червеобразную форму, на голове - ротовой аппарат грызущего типа. На грудных сегментах они имеют три пары членистых ножек, остальные - нерасчлененные ложные ножки. Среди чешуекрылых много видов, гусеницы которых являются вредителями лесов и садов. Питаясь листьями, они приносят огромный вред лиственным деревьям. Посещая цветки, чешуекрылые играют существенную роль в опылении. Тутовый шелкопряд используется человеком для получения натурального шелка. В настоящее время тутовый шелкопряд в дикой природе не встречается.
Многие чешуекрылые стали редкими и занесены в Красные книги.
Крылья перепончатые, две пары, вторая пара меньше, чем первая, при полете сцеплены в единую летательную поверхность при помощи крючков. На голове имеется пара сложных фасеточных глаз и три простых глазка. Среди них есть и вредители (пилильщики , рогохвосты , орехотворки ), и полезные для человека виды. Домашние пчелы являются поставщиками меда, воска, прополиса; шмели - прекрасные опылители, муравьи уничтожают огромное количество вредных насекомых.
Наездники (трихограмма , теленомус , белянковый наездник ) откладывают свои яички в яйца других насекомых (яйцееды ), в их личинки (личинкоеды ) и даже во взрослых насекомых (имагоеды ). Вышедшие из них личинки поедают свою жертву, снижая численность вредных для человека насекомых. Сдерживание вредной деятельности с помощью использования естественных врагов называют биологическим способом борьбы.
К этому отряду относятся наиболее высокоорганизованные насекомые, обладающие одной парой крыльев, вторая пара превращена в орган равновесия - жужжальца . Ротовые аппараты колющие или лижущие. Личинки безногие, у мух и безголовые. Велико отрицательное значение двукрылых: они являются механическими переносчиками возбудителей кишечных инфекций и яиц гельминтов; некоторые двукрылые - кровососы, могут переносить возбудителей серьезных заболеваний. Например, муха цеце - переносчик возбудителя сонной болезни, москиты - лейшманиоза, слепни - туляремии и сибирской язвы, малярийный комар (рода Анофелес) - малярии.
В отличие от других комаров, самка малярийного комара откладывает яички по одиночке, не приклеивая их друг к другу. Яйца имеют воздушные камеры и плавают на поверхности. Из яиц выходят личинки, располагающиеся параллельно поверхности воды, а не под углом, как личинки комаров-пискунов (рода Кулекс). При посадке брюшко малярийного комара находится под углом к поверхности (рис. 133), у комара-пискуна - параллельно поверхности. Но и комары рода Кулекс на Дальнем Востоке распространяют тяжелое вирусное заболевание - японский энцефалит.
Большой вред животноводству приносят оводы . Эти крупные мухи не питаются, ротовой аппарат у них не развит. Одни откладывают свои яички или личинки на поверхность тела овец, лошадей, крупного рогатого скота. Другие - в носовые полости животных. Личинки поселяются под кожей, в желудке, носоглотке, лобных и челюстных пазухах, приносят своим хозяевам большие мучения. В конце концов, личинка попадает в почву, где и окукливается.Более 20000 видов насекомых с неполным превращением. Характерны задние ноги прыгательного типа, грызущий ротовой аппарат.
Из этого отряда наиболее известны насекомые из семейства Кузнечики, семейства Сверчки, семейства Медведки, семейства Саранчовые. У кузнечиков длинные усики, питаются растительной и животной пищей, обычно имеют зеленую окраску. Большой вред сельскому хозяйству приносят некоторые виды саранчи, уничтожая посевы на сотнях гектаров. У них усики короткие, яйцеклад короткий, крючкообразный. Ощутимый вред приносят медведки, часто повреждающие подземные органы растений.
