Насекомые — наши постоянные спутники по жизни. Как бы не стерилизовали операционные, хоть какая-нибудь муха да залетит, а уж в домах они всегда в большом количестве… Для инженеров робототехники насекомые — это вдохновение, потому что только они могут передвигаться по любой поверхности, а вот повторить это в искусственной модели очень сложно.
Как и другие , у насекомых внешний (экзо-) скелет, состоящий из хитина. Часто на покровах тела наблюдаются выросты — волоски, роговые образования, чешуйки и т.д.
Тело : голова, отдельно грудь и брюшко. 3 пары ходильных ног.У большинства насекомых есть крылья (обычно 2 пары).
Особенности внутреннего строения насекомых
Есть наземные насекомые, есть и водные представители, поэтому есть различия в дыхательной системе:
— у водных насекомых дыхание осуществляется всей поверхностью тела;
— у наземных — органы дыхания — трахеи.
Кровеносная система: система кровообращения незамкнутая, кровь насекомых называется гемолимфой. Основной сосуд, содержащий гемолимфу, тянется по длине насекомого в спинной части. Задняя часть этого сосуда содержит «сердце» — несколько пульсирующих камер, соединенных последовательно друг с другом.
Пищеварительная система:
1. Очень интересный ротовой аппарат — у различных видов он разный:
— грызущий — у тех насекомых, которые употребляют твердую пищу, или эту пищу надо добыть (выгрызть);
— сосущий (колюще-сосущий) — для приема жидкой пищи (бабочки и комары);
— мускойдный (и грызущий и сосущий, как у мух)
2. Система, состоящая из желудка, кишечника, прямой кишки и анального отверстия.
Выделительная система: мальпигиевы сосуды (как и у паукообразных).
Особенности строения нервной системы насекомых и органы чувств:
У насекомых очень интенсивное движение, причем не хаотичное, а вполне целенаправленное, поэтому такое движение должно хорошо координироваться. У насекомых уже настоящая нервная система — ганглий , состоящий из трех отделов — нервный узел, брюшная нервная цепочка и сеть нейронов по всему телу.
— усики (антенны) — органы осязания;
— глаза — могут быть фасеточными (сложными) и простыми, но тогда их должно быть несколько штук.
— насекомые хорошо воспринимают и различают запахи (у них основа общения — выделение и распознавание различных химических веществ).
Насекомые — раздельнополые . Оплодотворение в основном внутреннее.
Развитие происходит как с
Насекомые очень тесно связаны со многими другими организмами на Земле.
Для они — незаменимые опылители, для животных — питание.
Самый многообразный класс - насекомые, внешнее строение и внутренние органы которых хорошо исследованы. От других типов членистоногих насекомые отличаются делением тела на три отдела: голову, грудь и брюшко. Как правило, изучается внешнее строение насекомых на примере майского жука или кузнечика.
Экзоскелет
У насекомых отсутствует внутренний скелет. Его роль выполняет твердая плотная поверхность тела - кутикула. Она выполняет защитную и опорную функцию, создает своеобразный каркас.
К экзоскелету прикрепляются мышцы, а его поверхность является барьером, отделяющим полости тела от окружающей среды. Кутикула может быть твердой или мягкой, превращаться в панцирь. В некоторых случаях на голове и груди кутикула жесткая, на брюшке - мягкая.
Личинки из-за быстрого роста имеют гибкую, растягивающую кутикулу. Они могут линять несколько раз, сбрасывая старый панцирь. Некоторые части тела насекомого могут быть дополнительно защищены пластинами и щитками.
Голова
Внешнее строение насекомых начнем изучать с головы. На первый взгляд кажется, что голова представляет собой единое целое, однако эволюционно она образовалась путем слияния 5 сегментов.
На голове расположены усики и три пары ротовых конечностей. Их подразделяют на верхние, нижние челюсти и нижнюю губу (пару сросшихся челюстей). Ротовые конечности у разных насекомых отличаются и делятся на несколько видов в зависимости от типа питания:
- грызущие, для твердой пищи, например, как у хищных жуков;
- колюще-сосущие, если нужно прокалывать пищевой субстрат, есть у комаров, клопов, цикад;
- трубчато-сосущие, если прокалывание не требуется, как у бабочек;
- грызуще-лижущие для жидкой пищи у пчел, ос;
- мускоидные для питания жидкой и твердой пищи у мух.
По бокам головы расположены сложные глаза, а между ними от одного до трех простых глазков. Перед глазами - усики, которые также делятся на несколько типов.
Грудь
Продолжаем изучать внешнее строение насекомых. Грудь насекомых может делиться на три крупных сегмента, в которых выделяются ещё более мелкие. Внизу груди причленены ноги. Вертлуг и тазик обеспечивают подвижность конечности. Бедро - самая крупная и сильная часть ноги, оснащенная мощной мускулатурой.
Далее следуют колено и голень, которая снабжена шпорами и шипами. Сама лапка делится на несколько небольших члеников, на вершине расположены коготки и присоски. Особенности внешнего строения насекомых зависят от вида. Ноги также могут иметь специализацию и делятся на типы.
Крылья
Внешнее интересно изучать благодаря разнообразию видов. Крылья бабочек и комаров отличаются внешне, но имеют похожее строение. Чаще всего крыльев две пары, они представляют собой выросты, расположенные на спинке. Состоят они из тончайших пластин, укрепленных жесткими жилками.
Внешнее строение тела насекомого зависит от образа жизни. В связи с выполнением различных функций, крылья претерпели ряд изменений. У двукрылых в жужжальца трансформировались задние крылья, у веерокрылых - передние. У жуков передние крылышки эволюционировали в надкрылья, у богомолов и тараканов стали кожистыми и т. д. У некоторых видов насекомых крылья отсутствуют у представителей одного пола или полностью у всех особей.
Брюшко
Оканчиваем изучать внешнее строение насекомых брюшком. Эта часть состоит из множества одинаковых сегментов, обычно из десяти. На 8 и 9 сегменте располагаются половые придатки и отверстия. В брюшке располагаются практически все внутренние органы.
Конечностей на брюшке нет, но у личинок там могут располагаться ложные ножки. В задних сегментах расположены у самцов, яйцеклад у самок и анальное отверстие. Таблица «Внешнее строение насекомого» поможет лучше понять особенности строения этих представителей животного мира.
Дыхательная и кровеносная система
Внешнее и внутреннее строение насекомых зависит от образа жизни, который они ведут. Дыхательная система состоит из трахей, они пронизывают все тело. Они открываются дыхальцами, регулирующими поступление воздуха. У насекомых, дышащих воздухом, дыхательная система открытая. У водных она замкнута, дыхальца отсутствуют. У личинок могут быть жабры.
Воздух поступает через отверстия дыхалец и проникает в трахеи, опутывающие внутренние органы. Трахеи оканчиваются разветвленными трахейными клетками и трахеолами, кончики которых проникают в клетки.
Гемолимфа не участвует в газообмене, эту роль выполняет трахея. Гемолимфа перекачивается с помощью сердца, расположенного на спине. Выглядит орган как мускулистая трубка.
Гемолимфа попадает в эту трубку через отверстие и движется по направлению от брюшка к голове. На другом конце гемолимфа свободно поступает непосредственно в полость тела и обтекает внутренние органы, напитывая их необходимыми веществами.
Пищеварительная и выделительная системы
Продолжим изучение внешнего строения насекомых и их внутренних органов. Пищеварительная система начинается ротовой полостью, куда впадают протоки слюнных желез. В слюне содержатся ферменты для расщепления пищи. Далее следуют пищевод, зоб, желудок. Кишечник разделен на три отдела с помощью двух клапанов и заканчивается анальным отверстием. У некоторых видов пищеварительная система во взрослом состоянии не развита. Например, у подёнок нет челюстей, кишечник редуцирован. Они живут несколько дней и не питаются.
У насекомых представлены мальпигиевыми сосудами и задней кишкой. Мальпигиевы сосуды - это трубочки, расположенные между средней и задней кишкой. Продукты жизнедеятельности отфильтровываются стенками сосудов и выводятся в заднюю кишку.
Эндокринная и половая системы
Органы эндокринной системы выделяют в гемолимфу гормоны, регулирующие такие физиологические процессы, как обмен веществ, размножение, поведение и др.
Насекомые - раздельнополые животные. Половая система самцов представлена двумя семенниками, семяпроводами и семяизвергательным каналом. Половая система самок представлена яичниками и яйцеводом.
Во время спаривания семенная жидкость попадает в семяприемник самки и хранится там. Спаривание может длиться до нескольких суток, большинство видов сразу же расстаются. Во время откладывания яйца смазываются спермой и оплодотворяются. На размножение тратятся все силы организма, поэтому самки либо активно питаются, либо погибают.
Нервная система и органы чувств
Нервная система насекомых имеет сложное строение. Она состоит из нейронов. В нервной клетке можно выделить тело, дендриты и аксон. Через получают сигналы, а через аксон обмениваются информацией.
Центральная нервная система представлена надглоточным и брюшной цепочкой, которые состоят из ганглиев. Эти органы контролируют деятельность всех органов и тканей. Периферическая система - это двигательные и чувствительные нервы, которые соединяют ЦНС с органами и тканями. Вегетативная система состоит из отдельных ганглиев, которые регулируют управление работой органов.
Через органы чувств в нервную систему поступает информация.
Зрение представлено несколькими простыми глазками или личиночными глазками.
Органы слуха могут располагаться на различных частях тела. Представлены они виброрецепторами в ногах у наземных насекомых, которые чувствуют вибрацию субстрата. Звуки через воду и воздух воспринимаются фонорецепторами, а двукрылые слышат с помощью джонстоновых органов. Самыми сложными органами слуха являются тимпанальные органы.
Органы вкуса располагаются на лапках, брюшке и в ротовой полости. Органы осязания расположены по всему телу. Органы обоняния - на усиках.
Внутреннее и внешнее строение насекомых может сильно отличаться у разных видов. Оно зависит от образа жизни и типа питания. Таблица «Внешнее строение насекомого», которая размещена в этой статье выше, поможет систематизировать полученные знания.
Класс Насекомые – это самый многочисленный и самый разнообразный класс живых существ на Земле. Считается, что одновременно на нашей планете обитает не менее 10 20 особей насекомых. Число видов насекомых уже превышает 1 млн. видов и каждый год ученые-энтомологи описывают еще около 10 тыс. новых видов.
Внешнее строение. У всех насекомых тело разделено на три отдела: голову , грудь и брюшко . На груди находится три пары ходных ног , брюшко лишено конечностей. Большинство имеют крылья и способны к активному полету.
На голове у насекомых одна пара усиков (сяжки, антенны). Это органы обоняния. Еще на голове насекомых есть пара сложных (фасеточных) глаз , а у некоторых видов, кроме них, есть еще и простые глаза .
Рот насекомых окружен тремя парами ротовых конечностей (ротовых органов), которые образуют ротовой аппарат, или, иначе говоря, челюсти . Верхняя челюсть образована одной парой конечностей, у насекомых она называется жвалами , или мандибулами. Вторая пара ротовых конечностей образует нижние челюсти, или первые максиллы , а третья пара - срастается и образует нижнюю губу, или вторые максиллы. На нижней челюсти и нижней губе могут находиться по
паре щупиков . Кроме того, в состав ротовых конечностей входит еще верхняя губа – это подвижный вырост первого сегмента головы. Таким образом, ротовой аппарат насекомого состоит из верхней губы, пары верхних челюстей, пары нижних челюстей и нижней губы. Это так называемый ротовой аппарат грызущего типа .
В зависимости от способа питания ротовые аппараты могут быть следующих различных типов:
· Ротовой аппарат грызущего типа - характерны для насекомых, питающихся жесткой растительной пищей (жуки, прямокрылые, тараканы, гусеницы бабочек). Это самый древний, исходный тип ротовых аппаратов;
· Ротовой аппарат сосущего типа - ротовые аппараты у бабочек;
· Ротовой аппарат лижущий - у мух.
· Ротовой аппарат колюще-сосущего типа - ротовые аппараты у клопов, комаров, червецов, тлей;
· Ротовой аппарат лакающего типа – такие ротовые аппараты у пчел и шмелей.
Грудь насекомого состоит из трех члеников: передне- , средне - и заднегруди . На каждом грудном сегменте находится по паре ходных ног. На средне- и заднегруди у летающих видов находится чаще всего две пары крыльев .
Ходные ноги состоят из пяти члеников , которые называются тазик , вертлуг , бедро , голень и лапка с коготками. Членики ноги сочленяются с помощью суставов и образуют систему рычагов. В связи с разным образом жизни ходные ноги бывают бегательными (тараканы, жужелицы, клопы), прыгательными (задняя нога кузнечика или блохи), плавательными (задняя нога жука-плавунца и жука-водолюба), копательными (передняя нога медведки), хватательными (передняя нога богомола), собирательными (задняя нога пчелы) и другими.
Брюшко у наиболее эволюционно продвинутых характеризуется уменьшением числа сегментов (от 11 до 4-5 у перепончатокрылых и двукрылых). На брюшке у насекомых конечностей нет, или они видоизменены в жало (пчелы, осы), яйцеклад (кузнечики, саранча) или церки (тараканы).
Покровы тела. Тело покрыто хитинизированной кутикулой. Кутикула не сплошная, а имеет твердые пластинки, которые называются склеритами , и мягкие сочленовные мембраны . Склериты соединяются друг с другом посредством мягких сочленовных мембран, поэтому кутикула насекомых подвижна. Склериты спинной
Тип Членистоногие класс Насекомые
стороны тела называются тергитами , склериты брюшной стороны – стернитами , а склериты боковой стороны тела – плейритами . Кутикула защищает тело от внешних воздействий. Под кутикулой залегает ткань гиподерма , которая и продуцирует кутикулу. Самый поверхностный слой кутикулы называется эпикутикула и образован он жироподобными веществами, поэтому покровы насекомых не проницаемы ни для воды, ни для газов. Это позволило насекомым, так же как и паукообразным, заселили самые засушливые районы земного шара. Кутикула одновременно выполняет функцию наружного скелет : служит местом для прикрепления мышц. Периодически насекомые линяют , т.е. сбрасывают кутикулу.
Мускулатура насекомых состоит из поперечно-полосатых волокон, формирующих мощные мышечные пучки , т.е. мускулатура у насекомых представлена отдельными пучками, а не мешком как у червей. Мышцы насекомых отличаются способностью к очень высокой частоте сокращений (до 1000 раз в сек.!), вот почему насекомые могут так быстро бегать и летать.
Полость тела. Полость тела у насекомых смешанная – миксоцель .
Пищеварительная система типичная, состоит из передней , средней и задней кишки. Передняя кишка представлена ртом , глоткой , коротким пищеводом и желудком . Рот окружен тремя парами челюстей . В ротовую полость открываются протоки слюнных желез . Слюнные железы могут видоизменяться и вырабатывать шелковистую нить, превращаясь в прядильные железы (у гусениц многих видов бабочек). У кровососущих видов слюнные железы вырабатывают вещество, препятствующее свертыванию крови. У некоторых видов насекомых имеется расширение пищевода - зоб , служащий для более полного переваривания пищи. У видов, питающихся твердой пищей, в желудке есть своеобразные хитиновые складки - зубцы , способствующие перетиранию пищи. В средней кишке происходит всасывание пищи. Средняя кишка может иметь слепые выросты , увеличивающие поверхность всасывания. Задняя кишка заканчивается анальным отверстием . На границе между средней и задней кишкой в просвет кишечника открываются многочисленные слепо замкнутые мальпигиевы сосуды . Это органы выделения.
У многих насекомых в кишечнике поселяются симбиотические простейшие и бактерии, способные расщеплять клетчатку. Спектр питания насекомых чрезвычайно разнообразен. Среди насекомых есть и всеядные виды, и растительноядные, и хищные. Существуют виды, питающиеся падалью, навозом, растительными остатками, кровью, тканями живых организмов. Некоторые виды приспособились усваивать такие малопитательные вещества, как воск, волосы, перо, рога копытных.
Дыхательная система – трахейная система . Она начинается отверстиями - дыхальцами , или стигмами , которые находятся по бокам средне- и заднегруди и на каждом членике брюшка. Часто стигмы имеют особые замыкательные клапаны , и воздух избирательно попадает в хорошо развитую систему трахей. Трахеи это воздухоносные трубочки, являющиеся глубокими впячиваниями кутикулы. Трахеи пронизывают все тело насекомого, разветвляются на все более тонкие трубочки - трахеолы . Трахеи имеют хитиновые кольца и спирали, которые не дают стенкам спадаться. По системе трахей осуществляется транспорт газов. Мельчайшие
Тип Членистоногие класс Насекомые
трахеолы подходят к каждой клеточке организма насекомого, поэтому насекомые не страдают одышкой, т.е. не задыхаются даже при самом быстром полете. А вот роль гемолимфы (так называется кровь у членистоногих) в транспорте газов невелика.
Насекомые могут совершать дыхательные движения с помощью активного расширения и сжатия брюшка.
У многих личинок, живущих в воде (личинки стрекоз и поденок), развиваются так называемые трахейные жабры – наружные выпячивания трахейной системы.
Кровеносная система развита у насекомых сравнительно слабо. Сердце находится в околосердечном синусе , на спинной стороне брюшка. Сердце 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 сокращение камер. Гемолимфа от сердца движется по аорте в переднюю часть тела и изливается в полость тела. В полости тела гемолимфа омывает все внутренние органы. Затем через многочисленные отверстия гемолимфа попадает внутрь околосердечного синуса, затем через остии, при расширении сердечной камеры, засасывается в сердце. 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. Скорость тока гемолимфы не велика. Например, у Таракана гемолимфа обращается в кровеносной системе за 25 минут. 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 – это слепые выпячивания на границе между средней и задней кишкой. Мальпигиевы сосуды (их бывает до 200 и более) поглощают из гемолимфы продукты обмена веществ. Продукты белкового обмена превращаются в кристаллы мочевой кислоты , а жидкость активно реабсорбируется (всасывается) эпителием сосудов и возвращается в организм. Кристаллы мочевой кислоты попадают в заднюю кишку и выводятся вместе с экскрементами наружу.
Жировое тело насекомых, помимо основной функции - аккумуляции запасных питательных веществ, служит еще и «почкой накопления», в ней есть особые экскреторные клетки, которые постепенно насыщаются трудно растворимой мочевой кислотой. Жировое тело окружает все внутренние органы. Желтоватая или беловатая масса, которая выступает из раздавленного насекомого – это ничто иное, как жировое тело.
Нервная система. У насекомых нервная система лестничного типа . Надглоточные нервные узлы (а их пара) слились и образовали так называемый «головной мозг ». В каждом грудном и брюшном сегменте находятся по паре ганглиев брюшной нервной цепочки .
Органы чувств насекомых многообразны, сложны и очень хорошо развиты. Насекомые имеют сложные фасеточные глаза и простые глазки . Сложные глаза состоят из отдельных функциональных единиц омматидиев (фасеток), число которых у различных видов насекомых разное. У активных стрекоз, которые
Тип Членистоногие класс Насекомые
считаются самыми прожорливыми хищниками среди насекомых, каждый глаз состоит из 28 тыс. омматидиев; а у муравьев, особенно у особей, обитающих под землей, число омматидиев уменьшается до 8-9 тыс. Зрение у некоторых насекомых цветное, и цветовосприятие сдвинуто в сторону коротковолновых лучей: они видят ультрафиолетовую часть спектра и не видят красные цвета. Зрение мозаичное . Простых глазков может быть три или пять. Роль простых глазков до конца не изучена, но доказано, что они воспринимают поляризованный свет, с помощью которого насекомые ориентируются в облачную погоду.
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.
По всей поверхности тела насекомого рассеяны 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 изменения, но где находятся органы, воспринимающие эти поля, энтомологам пока неизвестно.
У насекомых есть органы равновесия .
Органы размножения. Насекомые раздельнополы . Размножение только половое. 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 перистые усики, у некоторых видов сильно развиваются какие-то отдельные органы (например, верхние челюсти у самца жука-оленя выглядят как рога). У самцов в брюшке находятся пара семенников , от которых отходят семяпроводы , сливающиеся в непарный семяизвергательный канал , заканчивающийся совокупительным органом на заднем конце тела. У самок имеются два яичника , они открываются в парные яйцеводы , которые соединяются в непарное влагалище , открывающееся на заднем конце брюшка половым отверстием .
Оплодотворение внутреннее . При спаривании совокупительный орган самца вводится в половое отверстие самки и сперма попадает в семяприемник , откуда - во влагалище, где и происходит оплодотворение яиц. У некоторых видов сперматозоиды в семяприемнике сохраняются живыми несколько лет. У пчелиной матки, например, брачный полёт бывает раз в жизни, а живет и откладывает яйца она всю жизнь (4-5 лет).
У насекомых известны случаи партеногенетического, т.е. без оплодотворения, размножения (это вариант полового размножения). Самки тлей в течение всего лета из неоплодотворенных яиц отрождают личинок, из которых развиваются только самки, только осенью из личинок появляются и самцы, и самки, происходит спаривание, и зимуют оплодотворенные яйца. Из партеногенетических
Тип Членистоногие класс Насекомые
яиц у общественных перепончатокрылых (пчелы, осы, муравьи) образуются гаплоидные (т.е. с одинарным набором хромосом) самцы.
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 у низших примитивных насекомых протекает без метаморфоза. У большинства развитие происходит с метаморфозом (т.е. с превращением). По характеру метаморфоза насекомые делятся на насекомых с неполным превращением и насекомых с полным превращением.
К насекомым с полным превращением относятся насекомые, у которых личинка резко отличается от имаго (взрослые половозрелые насекомые называются имаго), есть стадия куколки , во время которой происходит перестройка организма личинки и формируются органы взрослого насекомого. Из куколки выходит полностью сформировавшееся взрослое насекомое. Насекомые с полным превращением во взрослом состоянии не линяют. К насекомым с полным превращением относятся отряды: Жесткокрылые, Перепончатокрылые, Двукрылые, Чешуекрылые, Блохи и другие.
У насекомых с неполным превращением стадия куколки отсутствует, из яйца выходит личинка (нимфа), похожая на взрослое насекомое, но крылья и половые железы ее недоразвиты. Личинки много едят, интенсивно растут, несколько раз линяют, и после последней линьки уже появляются крылатые взрослые насекомые с развитыми гонадами (половыми железами). К насекомым с неполным превращением относятся, например, отряды: Таракановые, Богомоловые, Прямокрылые, Вши, Равнокрылые и другие.
Роль насекомых в природе огромна. Они являются элементом биологического разнообразия. В структуре экосистем они выступают консументами первого порядка (это растительноядные насекомые) и консументами второго порядка (хищные насекомые), редуцентами (падальщики, навозники). Они являются объектом питания для других насекомоядных животных – птиц, жаб, змей, хищных насекомых, ящериц, пауков и др. (Иными словами насекомые являются переносчиками вещества и энергии по пищевым цепям). Насекомые полезны для человека: они опыляются его сельскохозяйственные растения, они добывают для него мед, они доставляют ему эстетическое удовольствие, они выступают его домашними любимцами, они являются объектом научных исследований. Но насекомые нападают на человека и его сельско-хозяйственных животных для кровососания, они портят его запасы и продукты, они вредят культурным растениями, они переносят опасные заболевания, они, наконец, просто бывают назойливыми и раздражают.
Несмотря на огромное многообразие все насекомые имеют общее внешнее строение, которое характеризуется тремя неизменными приметами:
- Насечка на наружной поверхности. Внешний покров состоит из кутикул - очень прочной оболочки, формирующей экзоскелет, состоящий из отдельных сегментов или члеников, что обеспечивает подвижность. Каждый сегмент покрыт щитками из хитина.
- Три отдела туловища насекомых. Внешнее строение тела состоит из сегментов. Их может быть до двадцати, и они объединены в отделы, которыми являются: голова, брюшко, а также грудь. Голова состоит из пяти или шести члеников, в состав груди входит всего три, а брюшко может включать до двенадцати сегментов. В результате эволюции число сегментов уменьшилось и не превышает четырнадцати. На голове расположен рот, глаза и пара усиков. В грудной части находятся конечности и крылья, обычно две пары, а в брюшной части - различные придатки. Сегменты брюшной части, кроме двух последних, содержат дыхальца. У разных насекомых размер тела может быть от долей миллиметра до 30 см в длину.
- Количество ног одинаковое. Несмотря на разнообразие насекомых, все виды содержат три пары конечностей, основание которых имеет два длинных членика: бедро и голень. На конце ноги расположена членистая лапка, на конечном членике которой присутствует пара коготков. Они помогают насекомым передвигаться по наклонной поверхности и по нижней поверхности различных предметов. Иногда между коготками имеются присоски для облегчения передвижения по гладкой или скользкой поверхности.
Внутреннее строение представителей класса насекомых состоит из следующих систем:
- Дыхательная. Кислород, а также углекислый газ переносится через систему трахей, наружу они открываются дыхальцами. Большая часть насекомых обладает открытой трахейной системой;
- Кровеносная. Кровь переносит питательные элементы, и обладает защитной функцией. Она не участвует в переносе углекислого газа и кислорода;
- Нервная. Состоит из окологлоточного нервного кольца, брюшной нервной цепочки и головного мозга, которые образованы в результате слияния нервных узлов;
- Выделительная. Поддерживает биохимическое постоянство внутри организма, а также следит за ионным составом крови. Экскреты - это вещества, которые удаляются из организма, а сам процесс называется экскрецией;
- Половая. Отлично развита и располагается на брюхе. Насекомые - это раздельнополые животные. Половые железы у них парные. Оплодотворение внутреннее.
Голова насекомых
Черепная коробка сильно уплотнена. Она состоит из нескольких слившихся сегментов. У разных насекомых их количество колеблется от 5 до 8 штук. На голове расположены 2 глаза, имеющие сложное строение, и от 1 до 3 простых глазков или глаз, а также мобильные придатки, которые представляют собой усики и ротовые органы. Внешняя поверхность головы разделена на участки, между которыми иногда находятся швы:
- лоб находится между глазами;
- темя расположено выше лба;
- щеки размещены под глазами сбоку;
- затылок следует за теменем;
- верхняя губа граничит с наличником;
- наличник имеется книзу ото лба;
- верхние челюсти примыкают снизу к щекам.
Голова насекомых по внешнему строению может быть следующей формы: округлой (у мухи), вытянутой (у долгоносиков) и сжатой с боков (у кузнечиков), а ее постановка зависит от того, к какому виду оно принадлежит.
Органы зрения
Пара сложных глаз расположена по боковым сторонам головы насекомого и состоит из нескольких сотен, а иногда и тысяч фасеток. Как раз это связано с тем, что органы зрения некоторых насекомых, например, стрекоз занимают почти всю голову. Такими глазами обладает большинство взрослых насекомых и личинок.
Между сложными глазами находятся глазки или простые глаза, их число обычно равно трем. Один из них, имеющий треугольную форму, располагается на лбу, а два других - на темени. В некоторых случаях остаются только два боковых, а средний исчезает. Бывает и наоборот, присутствует только треугольный глазок, а боковые парные отсутствуют.
Усики
Иначе их называют антеннами. Они являются органами обоняния и осязания. Расположена пара усиков на боковых частях лба и находится в усиковых ямках. Каждый усик имеет утолщенное основание членика, ножку и жгутик.
У разных видов и групп насекомых внешнее строение усиков отличается. По ним как раз и определяют насекомого. Самцы и самки одного вида могут иметь несколько отличное друг от друга строение этих органов.
Ротовые органы
Их строение зависит от еды, которую употребляют насекомые. Поедающие твердую пищу, размельчают ее двумя жвалами. А сосущие нектар, сок и кровь вместо жвал обладают хоботком, который может быть игловидным у комаров, толстым у мух, длинным и скученным у бабочек.
Сверху и снизу ротовые органы заслоняются пластинками, которые являются губами - верхней и нижней. У некоторых насекомых (грызуще-сосущих или грызуще-лижущих) одновременно присутствует хоботок и жвал. Игловидный аппарат будет называться колюще-сосущим, если насекомое прежде, чем сосать делает прокол кожных покровов. Ротовые органы у некоторых видов могут быть и не полностью развиты.
Крылья
Грудь
Грудь насекомых по внешнему строению представляет собой три сегмента: передний, средний, задний. На каждом из которых расположилась пара конечностей. У летающих насекомых это крылья, которые находятся на среднем и заднем сегменте. В зависимости от образа жизни различают следующие конечности:
- копательные;
- хватательные;
- ходильные;
- плавательные;
- прыгательные;
- бегательные.
Брюшко
Туловище состоит из сегментов. Их количество может варьироваться от одиннадцати до четырех. Низшие насекомые обладают парными конечностями, а у высших - они видоизменены в яйцеклад или другие органы. У взрослых особей число сегментов туловища может быть не больше трех. Это происходит из-за того, что часть из них сливается друг с другом, а остальные становятся совокупительным органом. Тем не менее в большинстве случаев хорошо видны пять - восемь сегментов, они разделяют нижнюю и верхнюю часть.
Между собой соединяются тонкой мембраной, что дает возможность брюшку увеличиваться во время созревания яиц или переполнения кишечника пищей. У большей части насекомых внешнее строение туловища цилиндрической или выпуклой сверху и практически плоской снизу формы. Кроме того, брюхо может быть плоским, круглым, треугольным в поперечном сечении и булавовидным. Например, у муравьев тело соединятся с грудью при помощи небольшого стебелька, состоящего из двух члеников, у ос и пчел - узкой перетяжкой. Большая часть примитивных насекомых имеет на конце туловища два членистых придатка.
Покров (панцирь)
Все туловище насекомых, как и остальных членистоногих заключено в прочный внешний панцирь, скелет которого состоит из хитина. Это мягкий и хрупкий материал в чистом виде. У насекомых он на верхнем слое покрыт белковым веществом, который имеет название склеротин, именно этот элемент придает необходимую прочность и жесткость скелету. Верхний слой состоит из воскоподобных веществ, которые не пропускают воду.
Поэтому внешний скелет основательно охраняет внутренние органы, сохраняет их от высыхания, а также повышает твердость всего туловища. Секрет прочности покрова насекомых кроется в их строении - трубка с мягкой сердцевиной в три раза крепче такой же трубки с жестким стержнем, которая присутствует у всех позвоночных. Но если сделать трубку очень толстой, то она потеряет свои достоинства, так как прочность полого цилиндра значительно уменьшается с увеличением его диаметра, что в свою очередь, ограничивает утолщение туловища, а значит и размеры беспозвоночных членистоногих животных.
Биология. Класс насекомые
Главные приспособления, которые обеспечивают быстрое развитие насекомых:
- Возможность летать позволяет им достаточно быстро осваивать новые места и преодолевать разные препятствия. Подвижность обеспечивается развитой мускулатурой и членистыми конечностями.
- Хитинизированная кутикула, которая состоит из нескольких слоев, относится к особенностям внешнего строения насекомых. Она содержит специальные элементы, предохраняющие туловище от потери влаги, механических повреждений, а также влияния ультрафиолета.
- Небольшие размеры способствуют выживанию и созданию условий, которые требуются для жизни даже в маленьких пространствах, например, в трещине коры деревьев.
- Высокая плодовитость. Среднее число яиц, которые откладывают насекомые составляет двести - триста штук.
Насекомые встречаются буквально повсюду: в саду, лесу, поле, огороде, почве, воде, на теле животных. Примеры насекомых:
- бабочка-капустница обитает на огороде, в поле и местах, где растет капуста;
- майского жука можно встретить в садах и лесах;
- комнатная муха обитает вблизи жилища человека.
Огромное разнообразие мест обитания в наземной среде способствовало их видообразованию и широкому расселению.
Тело насекомых состоит из трех отделов - головы, груди и брюшка. На голове находится пара сложных глаз и одна пара усиков, на груди - три пары ног и (у большинства) крылья; на брюшке ног нет. Хитиновые покровы хорошо защищают тело насекомых от воды. Дышат насекомые с помощью трахей. Кровеносная система незамкнутая, нервная система состоит из окологлоточного кольца и брюшной нервной цепочки. Насекомые - самая многочисленная и разнообразная группа животных, насчитывающая около 1 млн видов. Они освоили все среды обитания и встречаются повсеместно (за исключением морей и океанов).
Особенности внешнего, внутреннего строения и жизнедеятельности можно рассмотреть на примере черного таракана.
Образ жизни и внешнее строение. Черный таракан (длина тела до 4 см) обитает в жилищах человека. Здесь он поселяется к теплых и темных местах. Активен ночью: в темноте отправляется на поиски корма. Во многих местах черный таракан вытеснен более мелким рыжъм тараканом, или прусаком.
Плоское тело таракана покрыто твердым хитиновым покровом - наружным скелетом. Поверхностные слои этого покрова состоят из особых белков и воскоподобных веществ, увеличивающих механическую прочность и не пропускающих воду.
Тело таракана разделяют на голову, грудь и брюшко. На груди (имеющей три сегмента) располагаются три пары ног (рис. 97, А). Ноги служат только для ходьбы и для бега, поэтому ноги такого типа называют бегательными.
Рис. 97. Строение насекомых: А - внешнее строение тела черного таракана: 1 - усик; 2 - нога; 3 - крыло; Б - конечности различных насекомых: 1 - таракана; 2 - медведки; 3 - богомола; 4 - кузнечика; 5 - жука-плавунца
У большинства насекомых ноги тоже бегательные. Однако у некоторых может быть и другое строение ног (рис. 97, Б). У кузнечика, саранчи, блохи последняя пара ног очень длинная и мощная. Это прыгательные ноги. У жука-плавунца и водного клопа гладыша задняя пара ног покрыта длинными волосками, образующими широкую поверхность - своеобразное весло. Это плавательные ноги. У медведки передняя пара ног мощная, плоская и короткая. Это копательные ноги. Передние ноги богомола вооружены шипами, которые помогают этому хищнику удерживать добычу.
На двух последних члениках груди таракана имеется две пары крыльев. У самки крылья укорочены, поэтому она летать не может. Брюшко таракана разделено на 10 члеников и прикрепляется к груди без перетяжки, хотя у некоторых насекомых, например у муравьев, имеется узкая перетяжка.
На голове расположены сложные глаза, два длинных усика и ротовые органы. Последние состоят из верхней и нижней губ, верхней и нижней челюстей, которые (за исключением верхней губы) являются видоизмененными конечностями. У таракана ротовые органы примитивные - так называемого грызущего типа. У других насекомых они усовершенствованы - грызуще-лижущего типа у пчелы, колюще-сосущего - у комара, фильтрующего - у мухи, сосущего - у бабочки (рис. 98).
Рис. 98. Ротовые органы различных насекомых: 1 - таракана; 2 - пчелы: 3 - бабочки; 4 - мухи; 5 - комара
Лабораторная работа № 5
- Тема. Внешнее строение насекомого.
- Цель. Изучить внешнее строение насекомых на примере черного таракана или крупного жука.
- Оборудование: лупа, ванночка, предметное стекло, пинцет, линейка, черные тараканы (или крупные жуки).
Ход работы
- Определите длину, окраску тела насекомого.
- Найдите отделы тела: голову, грудь, брюшко.
- Рассмотрите голову таракана (жука), найдите усики, глаза и ротовые органы. Назовите их функции.
- Установите, к какому отделу тела прикрепляются ноги, определите их число.
- Найдите две пары крыльев: переднюю и заднюю. Назовите отдел тела, к которому они прикрепляются. Какое строение они имеют?
- Рассмотрите брюшко, найдите с помощью лупы дыхальца.
- Сделайте в тетради соответствующие записи.
- Перечислите характерные черты строения насекомого как представителя членистоногих.
Пищеварительная система (рис. 99) состоит из ротового отверстия, ротовой полости (сюда впадают протоки слюнных желез), глотки, пищевода, зоба, жевательного желудка (здесь пища перемалывается хитиновыми зубцами), средней кишки (здесь происходит переваривание и всасывание пищи), задней кишки и анального отверстия. Между желудком и средней кишкой лежат особые, слепые выросты, в которых происходит всасывание пищи. Тараканы всеядны и в домах человека поедают самые разнообразные пищевые продукты, остатки и отходы еды, кожаные изделия, переплеты книг, комнатные растения.
Рис. 99. Внутреннее строение черного таракана: 1 - пищевод; 2 - желудок; 3 - слепые отростки кишки; 4 - мальпигнсвы сосуды; 5 - яичник; 6 - нервные узлы; 7 - слюнная железа
Дыхательная система представлена трахеями - тонкими трубочками. Они начинаются маленькими отверстиями - дыхальцами, расположенными по бокам брюшка. Трахеи в теле насекомого сильно ветвятся и доставляют кислород воздуха непосредственно ко всем внутренним органам и тканям. По трахеям наружу удаляется углекислый газ. Тараканы периодически сокращают брюшко и вентилируют трахеи.
Кровеносная система незамкнутая.
Полость тела, как у ракообразных и паукообразных, образуется за счет слияния первичной и вторичной полостей и называется смешанной.
Гемолимфа течет не только по сосудам, но и в полостях тела, омывая различные органы и передавая им питательные вещества, насыщаясь при этом продуктами жизнедеятельности. Гемолимфа не участвует в газообмене - переносе кислорода и углекислого газа, так как эту функцию выполняют трахеи. На спинной стороне таракана расположено сердце, которое выглядит как длинная мускулистая трубка с отверстиями по бокам. Гемолимфа попадает в сердце через эти отверстия и течет по нему от заднего к переднему концу.
Выделительная система , как и у паукообразных, представлена мальпигиевыми сосудами - пучками слепо замкнутых со стороны полости тела трубочек, которые открываются в кишечник. Продукты обмена отфильтровываются стенками мальпигиевых сосудов из полости тела.
Нервная система представлена крупным надглоточным нервным узлом (его часто называют головным мозгом), подглоточным узлом и брюшной нервной цепочкой. От головного ганглия отходят нервы к глазам и другим органам чувств.
Органы чувств хорошо развиты. Органами зрения таракану служат два крупных сложных фасеточных глаза и три простых глазка. На усиках расположены органы осязания и обоняния. Здесь же находятся термочувствительные органы, улавливающие изменение температуры. Органы вкуса находятся на ротовых органах.
Размножение. Тараканы, как и другие насекомые, раздельнополые. Половая система самок состоит из яичников (здесь происходит образование яйцеклеток) и яйцеводов. У самца имеются два семенника, два семяпровода и непарный семяизвергательный канал. Оплодотворение внутреннее. Яйца запакованы в особые капсулы (пакеты). Самки черных тараканов откладывают капсулы в различных укромных местах, а самки рыжих тараканов носят капсулы на конце своего брюшка до 40 суток - до времени, когда из яиц появятся маленькие тараканы.
Тело насекомых разделено на голову, грудь и брюшко, у них имеются пара усиков, три пары ног и одна или две пары крыльев; кровеносная система незамкнутая. Насекомые - самые высокоорганизованные и многочисленные членистоногие; у них наиболее совершенные нервная система и органы чувств.
Упражнения по пройденному материалу
- Используя рисунок 97, расскажите об особенностях внешнего строения насекомых.
- Назовите насекомых, имеющих ротовой аппарат: сосущий, грызуще-лижущий, колюще-сосущий. Как это связано с характером питания?
- В чем сходство и различия в строении систем внутренних органов у насекомых и паукообразных? Поясните на примере систем: дыхательной, пищеварительной, кровеносной, нервной и органов чувств.
- Опишите особенности поведения насекомых при реакциях на раздражение светом и химическими веществами.
