Внешнее и внутреннее строение насекомых. Внешнее строение насекомого
Насекомые в настоящее время являются самой процветающей группой животных на Земле.
Тело насекомых подразделяется на три отдела: голову, грудь и брюшко.
На голове насекомых находятся фасеточные глаза и четыре пары придатков. У некоторых видов кроме фасеточных глаз имеются простые глазки. Первая пара придатков представлена усиками (антеннами), являющимися органами обоняния. Остальные три пары образуют ротовой аппарат. Верхняя губа (лабрум), непарная складка, прикрывает верхние челюсти. Вторая пара ротовых придатков образует верхние челюсти (мандибулы), третья пара - нижние челюсти (максиллы), четвертая пара срастается и образует нижнюю губу (лабиум). На нижней челюсти и нижней губе могут находиться по паре щупиков. К ротовому аппарату относится язык (гипофаринкс) - хитиновое выпячивание дна ротовой полости (рис. 3). В связи со способом питания, ротовые аппараты могут быть различных типов. Различают грызущий, грызуще-лижущий, колюще-сосущий, сосущий и лижущий типы ротовых аппаратов. Первичным типом ротового аппарата следует считать грызущий (рис. 1).
рис. 1.
1 - верхняя губа, 2 - верхние челюсти, 3 - нижние челюсти, 4 - нижняя губа,
5 - основной членик нижней губы, 6 - "стволик" нижней губы, 7 - нижнечелюстной щупик,
8 - внутренняя жевательная лопасть нижней челюсти, 9 - наружная
жевательная лопасть нижней челюсти, 10 - подподбородок,
11 - ложный подбородок, 12 - нежнегубной щупик, 13 - язычок, 14 - придаточный язычок.
Грудь состоит из трех сегментов, которые называются соответственно переднегрудь, среднегрудь и заднегрудь. Каждый из сегментов груди несет пару конечностей, у летающих видов на средне- и заднегруди находятся по паре крыльев. Конечности членистые. Основной членик ноги называется тазик, за ним следуют вертлуг, бедро, голень и лапка (рис. 2). В связи с образом жизни конечности бывают ходильными, бегательными, прыгательными, плавательными, копательными и хватательными.
рис. 2. Схема строения
конечности насекомого:
1 - крыло, 2 - тазик, 3 - вертлуг,
4 - бедро, 5 - голень, 6 - лапка.
рис. 3.
1 - фасеточные глаза, 2 - простые глазки, 3 - мозг, 4 - слюнная
железа, 5 - зоб, 6 - перднее крыло, 7 - заднее крыло, 8 - яичник,
9 - сердце, 10 - задняя кишка, 11 - хвостовая щетинка (церка),
12 - антенна, 13 - верхняя губа, 14 - мандибулы (верхние
челюсти), 15 - максиллы (нижние челюсти), 16 - нижняя губа,
17 - подглоточный ганглий, 18 - брюшная нервная цепочка,
19 - средняя кишка, 20 - мальпигиевы сосуды.
Число сегментов брюшка варьирует от 11 до 4. На брюшке у низших насекомых имеются парные конечности, у высших насекомых они видоизменяются в яйцеклад или другие органы.
Покровы представлены хитиновой кутикулой, гиподермой и базальной мембраной, защищают насекомых от механических повреждений, потери воды, являются наружным скелетом. Насекомые имеют много желез гиподермального происхождения: слюнные, пахучие, ядовитые, паутинные, восковые и пр. Окраска покровов насекомых обуславливается пигментами, содержащимися в кутикуле или гиподерме.
рис. 4. Продольный разрез через
голову черного таракана:
1 - ротовое отверстие, 2 - глотка,
3 - пищевод, 4 - головной мозг
(надглоточный нервный узел),
5 - подглоточный нервный узел,
6 - аорта, 7 - проток слюнных
желез, 8 - гипофаринкс, или
подглоточник, 9 - предротовая
полость, 10 - передний отдел
предротовой полости, или
цибарий, 11 - задний отдел
предротовой полости,
или саливарий.
Мышцы насекомых по гистологическому строению относятся к поперечнополосатым, они отличаются способностью к очень высокой частоте сокращений (до 1000 раз в секунду).
Пищеварительная система как у всех членистоногих подразделяется на три отдела, передний и задний отделы имеют эктодермальное происхождение, средний - энтодермальное (рис. 5). Пищеварительная система начинается ротовыми придатками и ротовой полостью, в которую открываются протоки 1-2 пар слюнных желез. Первая пара слюнных желез вырабатывает пищеварительные ферменты. Вторая пара слюнных желез может видоизменяться в паутинные или шелкоотделительные железы (гусеницы многих видов бабочек). Протоки каждой пары соединяются в непарный канал, который открывается у основания нижней губы под гипофаринксом. Передний отдел включает в себя глотку, пищевод и желудок. У некоторых видов насекомых пищевод имеет расширение - зоб. У видов, питающихся растительной пищей, в желудке находятся хитиновые складки, зубцы, способствующие перетиранию пищи. Средний отдел представлен средней кишкой, в которой происходит переваривание и всасывание пищи. В своей начальной части средняя кишка может иметь слепые выросты (пилорические придатки). Пилорические придатки функционируют как пищеварительные железы. У многих насекомых, питающихся древесиной, в кишечнике поселяются симбиотические простейшие и бактерии, выделяющие фермент целлюлазу и этим способствующие перевариванию клетчатки. Задний отдел представлен задней кишкой. На границе между средней и задней отделами в просвет кишечника открываются многочисленные слепо замкнутые мальпигиевы сосуды. Задняя кишка имеет ректальные железы, которые отсасывают из остатков пищевой массы воду.
рис. 5. Схема строения
пищеварительной системы
черного таракана:
1 - слюнные железы, 2 -
пищевод, 3 - зоб, 4 -
пилорические придатки,
5 - средняя кишка,
6 - мальпигиевы сосуды,
7 - задняя кишка,
8 - прямая кишка.
Органы дыхания насекомых - трахеи, по которым осуществляется транспорт газов. Трахеи начинаются отверстиями - дыхальцами (стигмами), которые находятся по бокам среднегруди и заднегруди и на каждом членике брюшка. Максимальное число дыхалец - 10 пар. Часто стигмы имеют особые замыкательные клапаны. Трахеи имеют вид тонких трубочек и пронизывают все тело насекомого (рис. 6). Концевые ветви трахей заканчиваются звездчатой трахейной клеткой, от которой отходят еще более тонкие трубочки - трахеолы. Иногда трахеи образуют небольшие расширения - воздушные мешки. Стенки трахей выстланы тонкой кутикулой, имеющие утолщения в форме колец и спиралей.
рис. 6. Схема
строения
дыхательной
системы черного
таракана
Кровеносная система насекомых - незамкнутого типа (рис. 7). Сердце находится в перикардиальном синусе на дорсальной стороне брюшного отдела тела. Сердце имеет вид трубки, слепо замкнутой на заднем конце. Сердце разделено на камеры, каждая камера имеет по бокам парные отверстия с клапанами - остии. Число камер - восемь и меньше. К каждой камере сердца подходят мышцы, обеспечивающие ее сокращение. Волна сокращений сердца от задней камеры кпередней обеспечивает одностороннее движение крови вперед.
Гемолимфа движется из сердца в единственный сосуд - в головную аорту и далее выливается в полость тела. Через многочисленные отверстия гемолимфа попадает в полость перикардиального 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 - снабжение органов питательными веществами и перенос продуктов обмена корганам выделения. Дыхательная функция гемолимфы незначительна, лишь у некоторых водных личинок насекомых (личинки комаров-звонцов) гемолимфа имеет гемоглобин, окрашена в ярко-красный цвет и отвечает за транспорт газов.
Органами выделения насекомых являются мальпигиевы сосуды и жировое тело. Мальпигиевы сосуды (в количестве до 150) имеют эктодермальное происхождение, впадают в просвет кишечника на границе между средним и задним отделами кишечника. Продукт выделения - кристаллы мочевой кислоты. Жировое тело насекомых помимо основной функции - накопления запасов питательных веществ, служит еще и «почкой накопления». В жировом теле имеются особые экскреторные клетки, которые постепенно насыщаются труднорастворимой мочевой кислотой.
рис. 7. Схема строения
кровеносной системы
черного таракана:
1 - сердце, 2 - аорта.
Центральная нервная система насекомых состоит из парных надглоточных ганглиев (головного мозга), подглоточных ганглиев и сегментарных ганглиев брюшной нервной цепочки. Головной мозг включает в себя три отдела: протоцеребрум, дейтоцеребрум и тритоцеребрум. Протоцеребрум иннервирует акрон и размещающиеся на нем глаза. На протоцеребруме развиваются грибовидные тела, к которым подходят нервы от органов зрения. Дейтоцеребрум иннервирует усики, тритоцеребрум - верхнюю губу.
В состав брюшной нервной цепочки входят 11-13 пар ганглиев: 3 грудных и 8-10 брюшных. У некоторых насекомых грудные и брюшные сегментарные ганглии сливаются в грудные и брюшные нервные узлы.
Периферическая нервная система представлена нервами, отходящими от центральной нервной системы, и органами чувств. Имеются нейросекреторные клетки, нейрогормоны которых регулируют деятельность эндокринных органов насекомых.
Чем сложнее поведение насекомых, тем сильнее развит у них головной мозг и грибовидные тела.
Органы чувств насекомых достигают высокой степени совершенства. Возможности их сенсорного аппарата часто превосходят таковые высших позвоночных животных и человека.
Органы зрения представлены простыми и сложными глазами (рис. 8). Сложные, или фасеточные глаза располагаются по бокам головы и состоят из омматидиев, число которых у различных видов насекомых варьирует от 8-9 (муравьи) до 28000 (стрекозы). У многих видов насекомых зрение цветное. Каждый омматидий воспринимает небольшую часть из поля зрения всего глаза, изображение складывается из множества мелких частичек изображения, такое зрение иногда называют «мозаичным». Роль простых глазков до конца не изучена, установлено, что они воспринимают поляризованный свет.
рис. 8.
А - фасеточный глаз (на разрезе видны омматидии), Б - схема
строения отдельного омматидия, В - схема строения простого
глазка: 1 - хрусталик, 2 - хрустальный конус, 3 - пигментные
клетки, 4 - зрительные (ретинальные) клетки,
5 - рабдом (зрительный стержень), 6 - фасетки (наружные
поверхности хрусталика), 7 - нервные волокна.
Многие насекомые способны издавать звуки и слышать их. Органы слуха и органы, издающие звуки, могут находиться на любом участке тела. Например, у кузнечиков, органы слуха (тимпанальные органы) располагаются на голенях передних ног, здесь имеются по две узкие продольные щели, ведущие к барабанной перепонке, связанной с рецепторными клетками. Органы, издающие звуки, находятся на передних крыльях, причем левое крыло соответствует «смычку», а правое - «скрипке».
Органы обоняния представлены совокупностью обонятельных сенсилл, расположенных, в основном, на антеннах. Антенны самцов развиты в большей степени, чем антенны самок. По запаху насекомые разыскивают пищу, места для откладки яиц, особей противоположного пола. Самки выделяют особые вещества - половые аттрактанты, привлекающие самцов. Самцы бабочек находят самок на расстоянии 3-9 км.
Вкусовые сенсиллы располагаются у жуков на челюстных и губных щупиках, у пчел, мух, бабочек - на ножках, у пчел, муравьев - на усиках.
Осязательные рецепторы, термо- и гигрорецепторы рассеяны по поверхности тела, но больше всего их на усиках и щупиках. Многие насекомые воспринимают магнитные поля и их изменение, где находятся органы, воспринимающие эти поля, пока неизвестно.
Насекомые - раздельнополые животные. У многих видов насекомых выражен половой диморфизм. В состав мужской половой системы входят: парные семенники и семяпроводы, непарный семяизвергательный канал, совокупительный орган и придаточные железы. В состав совокупительного органа входят кутикулярные элементы - гениталии. Придаточные железы выделяют секрет, разбавляющий сперму и формирующий оболочку сперматофора. В состав женской половой системы входят: парные яичник и яйцеводы, непарное влагалище, семяприемник, придаточные железы. Самки некоторых видов имеют яйцеклад. Гениталии самцов и самок имеют сложное строение и таксономическое значение.
Насекомые размножаются половым способом, для ряда видов известен партеногенез (тли).
Развитие насекомых делится на два периода - эмбриональное, включающее развитие зародыша в яйце, и постэмбриональное, которое начинается с момента выхода личинки из яйца и заканчивается смертью насекомого. Постэмбриональное развитие проходит с метаморфозом. По характеру метаморфоза эти членистоногие подразделяются на две группы: насекомые с неполным превращением (гемиметаболические) и насекомых с полным превращением (голометаболические).
У гемиметаболических насекомых личинка похожа на взрослое животное. Отличается от него недоразвитыми крыльями - гонадами, отсутствием вторичных половых признаков, меньшими размерами. Такие имагоподобные личинки называются нимфами. Личинка растет, линяет, после каждой линьки зачатки крыльев увеличиваются. После нескольких линек из нимфы старшего возраста выходит имаго.
У голометаболических насекомых личинка не похожа на имаго не только по строению, но и экологически, например, личинка майского жука живет в почве, имаго - на деревьях. Личинки после нескольких линек превращаются в куколок. Во время стадии куколки происходит разрушение личиночных органов и формирование организма взрослого насекомого.
рис. 9.
А - открытая (наездник), Б -
покрытая (бабочка),
В - скрытая (муха).
Личинки голометаболических насекомых не имеют сложных глаз и зачатков крыльев. Их ротовой аппарат грызущего типа, усики и конечности - короткие. По степени развития конечностей выделяют четыре типа личинок: протоподные, олигоподные, полиподные, аподные. У протоподных личинок имеются лишь зачатки грудных ног (пчелы). У олигоподных личинок - три пары нормальных ходильных ног (жуки, сетчатокрылые). Полиподные личинки кроме трех пар грудных ног имеют еще несколько пар ложных ножек на брюшке (бабочки, пилильщики). Брюшные ножки представляют собой выступы стенки тела, несут на подошве шипики и крючочки. Аподные личинки конечностей не имеют (двукрылые).
По способам движения личинки голометаболических насекомых подразделяются на камподеовидных, эруковидных, проволочниковых и червеобразных.
Камподеовидные личинки имеют длинное гибкое тело, бегательные ноги и чувствующие церки (жужелицы). Эруковидные личинки - мясистое слабоизогнутое телос конечностями или без (майские жуки, бронзовки, навозники). Проволочниковые - с жестким телом, круглым в поперечнике, с опорными церками (жуки-щелкуны, чернотелки). Червеобразные - по внешнему виду похожи на червей, безногие (двукрылые и многие другие).
Куколки бывают трех типов: свободные, покрытые, скрытые (рис. 9). У свободных куколок зачатки крыльев и конечностей хорошо видны, свободно отделены от тела, покровы - тонкие и мягкие (жуки). У покрытых куколок зачатки плотно прирастают к телу, покровы - сильно склеротизированные (бабочки). Скрытые куколки - свободные куколки, находящиеся внутри ложного кокона - пупария (мухи). Пупарий представляет собой несброшенную затвердевшую личиночную шкурку.
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.
Внешнее строение насекомых. Насекомые отличаются от других представителей типа членистоногих главным образом по расчленению тела на три отдела - голову, грудь и брюшко и по наличию на грудном отделе 3 пар ног и обычно 2 пар крыльев). Тело насекомых одето кутикулярным (хитиновым) покровом и разделено на кольца (сегменты). Грудной отдел состоит из 3 сегментов - передне-, средне- и заднегруди, брюшной - обычно из 10 сегментов. Спинную часть грудных сегментов называют передне-, средне- и заднеспинкой. Спинная часть последнего брюшного сегмента называется анальной пластинкой, а его брюшная часть - генитальной пластинкой.
Голова насекомых состоит из нерасчлененной головной капсулы, на боковых сторонах которой расположены крупные фасеточные глаза. Ее передняя поверхность называется лбом (книзу ото лба находится наличник), верхняя - теменем, задняя - затылком, а боковые - висками (позади глаз) и щеками (ниже глаз). Кроме фасеточных глаз, на темени часто имеются мелкие линзовидные прозрачные глазки; обычно бывает 3 глазка.
К передней поверхности головы причленяются усики, которые могут быть нитевидными (тонкие, одинаковой толщины на всем протяжении), щетинковидными (тонкие, к концу утончающиеся), четковидными (с резкими перехватами между короткими цилиндрическими или округлыми члениками), мечевидными (уплощенные и расширенные в основании), булавовидными (с расширением на конце),пильчатыми(снеправильно-треугольнымиуплотненными члениками, край которых выступает углом), гребенчатыми (с длинными мясистыми выростами на концах члеников), перистыми (с тонкими волосовидными выростами на члениках), пластинчатыми (с несколькими пластинками на конце), коленчатыми (согнутые под углом, с сильно удлиненным основным члеником) или имеют неправильную форму. Число члеников усиков может колебаться от 2-3 до нескольких десятков. Длина усиков может в несколько раз превышать длину тела.
Ротовые части причленяются к голове снизу. При рассматривании головы спереди видна верхняя губа, представляющая собой непарную пластинку, подвижно соединенную с наличником. По сторонам верхней губы расположены массивные жвалы. Рассматривая голову снизу, легко выделить нижнюю губу, которая представляет собой срединную непарную пластинку, снабженную на конце короткими губными щупиками. По бокам от этой пластинки расположены нижние челюсти, несущие на наружной поверхности по длинному членистому челюстному щупику. Такое строение характерно для типичного грызущего ротового аппарата. Насекомые, питающиеся жидкой пищей, имеют ротовой аппарат, видоизмененный в колющий или сосущий хоботок. Иногда жвалы не входят в состав хоботка и нормально функционируют - такого типа ротовой аппарат называется грызуще-лижущим или грызуще-сосущим. У некоторых насекомых ротовые части недоразвиваются.
Каждый грудной сегмент несет по паре ног, соответственно - передние, средние и задние ноги. Основной членик ноги - тазик помещается в особой тазиковой впадине на нижней стороне грудного сегмента. Далее следуют короткий вертлуг, длинное и нередко утолщенное бедро, не менее длинная голень и состоящая из нескольких члеников лапка, обычно заканчивающаяся двумя коготками. Под коготками у многих насекомых имеются присоски. На голени нередко расположены шипы, а на ее конце - подвижные шпоры. В зависимости от строения и функции ноги могут быть ходильными, бегательными, прыгательными, плавательными, копательными, хватательными и т. д. На заднем крае груди расположен небольшой, обычно более или менее треугольный выступ - щиток.
К спинной части груди у большинства насекомых прикрепляются две пары крыльев; передняя пара расположена на средне-, задняя - на заднегруди. У некоторых насекомых передние крылья кожистые, а иногда сильно склеротизованные, прочные. Они несут защитные функции, прикрывая в состоянии покоя заднюю пару крыльев, служащих для полета, и называются надкрыльями. Некоторые группы насекомых не имеют крыльев, иногда же хорошо развита только их одна (передняя или, реже, задняя) пара. В крыле различают основание и вершину, а также передний, наружный и задний края. При определении некоторых видов и групп насекомых важное значение приобретает жилкование крыла, т. е. особенности того рисунка, который образуют твердые жилки, служащиекаркасом для крыловой перепонки).
Жилки в соответствии с их направлением делятся на продольные и поперечные, причем главными являются продольные жилки. По краю крыла проходит так называемая костальная жилка (С), которая иногда обходит все крыло. Следующая жилка, ответвляющаяся в основании крыла и идущая параллельно костальной, носит название субкостальной (Sc). Она может делиться на несколько ветвей (Sc1, Sc2 и т. д.). Следующие два ствола жилок, ответвляющиеся в основании крыла, особенно важны. Первый из этих стволов - радиальный (R) - разветвляется на целый куст радиальных жилок, которые в соответствии с порядком их слияния с передним краем крыла обозначаются как первая радиальная (R1), вторая радиальная (R 2) третья радиальная (R3) и т. д. Второй ствол - медиальный (М) - также может ветвиться и в том же порядке образует первую медиальную (M1), вторую медиальную (М2), третью медиальную (М3) и последующие жилки. Задний край крыла укрепляют также отходящие от основания крыла единым кубитэльным стволом (Сu ) кубитальные жилки (Сu 1, Сu 2 и т. д.), которых обычно две. Веер жилок завершают несколько неветвящихся анальных жилок (А1, А2, А3 и т. д.).
Пространство между жилками называется полем, которое обозначается по наименованию впереди лежащей жилки. Поперечными жилками поле делится на ячейки: в радиальном секторе - радиальные, в медиальном - медиальные и т. д. В основании крыла различают базальные ячейки, а между радиальным и медиальным секторами - одну или несколько дискоидальных. Если поперечных жилок и, следовательно, ячеек много, жилкование называется сетчатым, если имеется несколько поперечных жилок, ограничивающих крупные ячейки, то ячеистым. У переднего края крыла нередко находится небольшой затемненный участок - крыловой глазок. Поверхность крыла может быть покрыта волосками, чешуйками или иными кутикулярными образованиями.
Брюшко насекомых снабжено различными придатками, располагающимися, как правило, только на самом конце. Это главным образом длинные тонкие хвостовые нити или более короткие парные церки. У самок нередко развит твердый игловидный (саблевидный) или мягкий, обычно втяжной яйцеклад. Иногда имеется жало. Лишь у немногих насекомых развиты придатки на нижней стороне брюшных сегментов: парные выросты или своеобразная прыгательная вилка.
Литература: Б.М. Мамаев, Л.Н. Медведев, Ф. Н. Правдин. Определитель насекомых Европейской части СССР. Москва, "Просвещение", 1976
Насекомые – наиболее многочисленный класс членистоногих беспозвоночных. По разным оценкам их численность достигает 3 млн видов. На сегодняшний день описано около 1 млн видов насекомых, что составляет примерно 70% от общего числа известной фауны. Представители класса насекомых встречаются повсеместно и в большинстве экологических сообществ играют существенную роль.
Определительные признаки насекомых – наличие пары усиков, трех пар ног и трех отделов тела (тагм): головы, груди и брюшка.
Насекомое паук. Фото: Jon Sullivan
Положение насекомых в системе современной классификации живой природы:
Царство Animalia (= Metazoa; Животные)
Подцарство Eumetazoa
Раздел Bilateria (= Triploblastica; Трехслойные)
Подраздел Protostomia (Первичноротые)
Тип Arthropoda (Членистоногие)
Подтип Atelocerata (= Tracheata, Antennata; Неполноусые)
Класс Insecta – Насекомые
Насекомых можно охарактеризовать
как двустороннесимметричных первичноротых животных с сегментированным телом,
покрытым хитиновой капсулой, это наиболее эволюционно продвинутый класс
Членистоногих – высшего типа беспозвоночных животных.
Строение тела насекомых
Тело насекомого сегментировано. Голова состоит из головной лопасти (акрона) и 4 сегментов; грудь – из 3 сегментов. В состав брюшка входят 4–11 сегментов и анальная лопасть (тельсон). Тело насекомого покрыто хитиновым панцирем (кутикулой), которая выполняет барьерную функцию, препятствует излишнему испарению воды и играет роль наружного скелета, обеспечивая механическую защиту организма. Она образует твердые пластинки – склериты, соединенные тонкими сочленовными мембранами.
Внешнее строение насекомого.1Глазок. 2.Сложный (фасеточный) глаз. 3. Вертлуг. 4.Тазик. 6. Переднее крыло. 7. Заднее крыло. 8. Тимпанальная мембрана. 9. Яйцеклад. 10. Анальное отверстие. 11. Дыхальца 12.Задняя нога. 13. Заднегрудь. 14. Средняя нога. 15. Среднегрудь. 16.Переднегрудь. 17. Передняя нога. 18. Бедро 19. Голень. 20. Лапка. 21. Коготок. 22. Подушечка.23.Щупик. 24 Усики (антенны).
Хитиновый панцирь выделяется гиподермой – однослойным эпителием, лежащим на базальной мембране, обычно он состоит из двух слоев: эпикутикулы и прокутикулы. Основа последней – белки, связанные с азотосодержащим полисахаридом хитином. Он очень прочен и в природе разлагается немногочисленными видами грибов и бактерий, имеющих фермент хитиназу. Нижний слой, в свою очередь, делится на эндокутикулу (эластична, придает покровам гибкость) и экзокутикулу (обеспечивает прочность покровов, поэтому часто склеротизирована). Верхний слой необходим сухопутным насекомым для предотвращения испарения влаги и иссушения организма, он состоит из четырех слоев и содержит большое количество липидов.
Наличие хитиновой капсулы препятствует постоянному росту тела, поэтому насекомые линяют: старый хитиновый панцирь отстает от тела, а эпителий выделяет новый и пока он не приобрел нормальной прочности, организм быстро растет
На голове насекомого – сложные глаза, между которыми могут находиться несколько простых глазков, антенны, ротовой аппарат. Поверхность головной капсулы (эпикраниума) разделена швами на отдельные участки. Верхнюю часть головной капсулы называют теменем (vertex), оно разделено теменным (эпикраниальным) швом на две половины. Спереди он переходит в два лобных шва, ограничивающих треугольник лба. Снаружи от лобных швов располагаются щеки (genae), которые без видимых границ переходят в темя. Сзади темя ограничено затылочным швом. Позади него на уровне щек находятся защеки, на уровне темени – затылок. За ними проходит заднезатылочный шов и заднезатылок. Нижней границей лба, щек и защек является шов, участки которого называются эпистомальным, субгенальным и гипостомальным швами соответственно.
Глаза насекомых. «Стрекоза» 1.Фасетка. 2. Сложный глаз. 3. Омматидий. 4. Роговица. 5. Пигментная клетка. 6. Кристаллический хрустальный конус. 7. Сенсорная клетка (зрительный рецептор) 8. Рабдом. 9. Нерв 10. Базальная мембрана.
У нижней границы лба и над основаниями нижних челюстей располагаются структуры, называемые тенториальными ямками. Это впячивания покровов, которые проникают внутрь головной капсулы и формируют ее внутренний скелет – тенторий (tentorium). Внутренний скелет, слияние головных сегментов и их хитиновых пластинок обеспечивают особую прочность головной капсулы.
Сложные фасеточные глаза состоят из отдельных глазков – омматидиев, глазок покрыт прозрачной роговицей, которая имеет вид выпуклого шестигранника (фасетки). Под роговицей находится так называемый хрустальный (кристаллический) конус, вместе они образуют линзу глазка. Свет воспринимают рецепторные (ретинальные) клетки. Их чувствительные части – рабдомеры – расположены в центральной части глазка и образуют светочувствительный элемент – рабдом. По краям лежат пигментные клетки, изолирующие один глазок от другого.
Пигментные клетки у дневных и ночных насекомых отличаются по способности пигмента перемещаться внутри клетки. У ночных насекомых пигмент может скапливаться в верхней части клетки, при этом лучи света попадают на рецепторные клетки соседнего глазка и это существенно повышает светочувствительность глаза.
Сложные глаза могут включать от нескольких сотен до 28 000 (у стрекозы) глазков, каждый способен воспринимать узкий пучок световых лучей. В результате изображение объекта складывается из отдельных «точек» (носит мозаичный характер). Такое изображение получается расплывчатым и плохо характеризует форму объекта. Но преимуществом фасеточного глаза является очень широкое поле зрения, что позволяет уловить любое движение и вовремя заметить добычу или врага.
У многих насекомых есть и простые глазки, состоящие из линзы, слоя чувствительных клеток, чехла из пигментных клеток. На личиночной стадии простые глазки имеют иное строение и во время метаморфоза исчезают.
Антенны (усики, сяжки) являются придатками головной лопасти. Они представляют собой ряд члеников различной формы: щетинковидные (сетчатокрылые, бабочки, таракановые), нитевидные (осы, пчелы, жуки), пильчатые (ночные бабочки), гребенчатые (бабочки, жуки), перистые (бабочки, двукрылые), коленчатые (пластинчатоусые жуки), булавовидные (бабочки, жуки). Антенны выполняют осязательную и обонятельную функцию, у различных видов насекомых служат для восприятия температуры, влажности воздуха, ультразвука, притяжения Земли.
Типы антенн. 1. Нитевидные. 2. Булавовидные. 3. Пластинчатые. 4. Веерообразные. 5. Столбчатые. 6. Гребенчатые. 7. Щетиновидные.
Рот насекомых имеет различное строение в зависимости от способа питания. Выделяют ротовой аппарат грызущего (жуки, муравьи, прямокрылые), лакающего (пчелы, шмели), колющего (комары, клопы), сосущего (бабочки), лижущего типа (мухи). По всей видимости, наиболее примитивным является ротовой аппарат грызущего типа. на это указывает наличие такого рта у личинок отрядов насекомых, у которых во взрослом состоянии есть ротовые аппараты других типов, богатая расчлененность придатков, сходство с ротовыми органами многоножек (по одной из гипотез, насекомые произошли от многоножек или имеют общих с ними предков). Предполагается, что первичным для насекомых было питание мелкими останками животного или растительного происхождения, из него впоследствии развились остальные типы питания. Эти представления согласуются с предположением о примитивности грызущего ротового аппарата больших бугорков. Ротовой аппарат включает верхнюю губу (labrum), пару верхних и нижних челюстей, нижнюю губу и гипофаринкс (hypopharynx). Верхняя губа представляет собой складку покровов головы, гипофаринкс (язык, подглоточник) – выпячивание дна ротовой полости. Пара верхних челюстей (жвал, или мандибул) является конечностями II сегмента головы (I сегмент и его придатки почти полностью редуцированы). Эти мощные нерасчлененные пластинки, зазубренные по внешнему краю, играют основную роль в разгрызании пищи. У примитивных насекомых верхние челюсти соединяются с головной капсулой одним сочленением (мыщелком) и способны двигаться в разных плоскостях. Их движения менее точны и сильны по сравнению с движениями двумыщелковых верхних челюстей продвинутых насекомых. Челюсти последнего типа могут двигаться только в одной плоскости.
Грызущий ротовой аппарат. 1. Верхняя губа. 2. Жвала. 3. Подглоточник 4. Челюстной щупик 5. Губной щупик. 6.Нижняя губа. 7. Ротовое отверстие 8. Антенна (усик). 9. Глаз. 10. Ротовой аппарат.
За верхними челюстями следуют две пары нижних челюстей – конечностей III и IV сегментов. Часто в литературе нижними челюстями называют только первую пару, она расположена по бокам от ротового отверстия. Каждая челюсть состоит из двучленикового основания и 3 придатков на его вершине: внутренней и наружной лопасти и челюстного щупика. Вторая пара нижних челюстей сливается и образует нижнюю губу: на двучлениковом основании (подбородок + подподбородок) сидят 2 пары лопастей и пара нижнегубных щупиков. Расчлененные челюстные и нижнегубные щупики снабжены тактильными и хеморецепторами.
Лакающий ротовой аппарат пчел и шмелей характеризуется удлинением обеих пар нижних челюстей и образованием ими хоботка, который служит для всасывания нектара. Хоботок может складываться в два колена и прижиматься к голове верхними челюстями или наоборот, сильно выдвигаться вперед и проникать в цветки с глубокими венчиками. Верхняя губа и верхние челюсти практически не изменяются, челюсти используются для сбора и размалывания твердой цветочной пыльцы, постройки гнезд.
Колющий хоботок комаров состоит из желоба и помещенных внутрь него видоизмененных частей ротового аппарата. Желоб образован сильно вытянутой нижней губой, щупики которой почти полностью редуцировались. Верхняя губа тоже вытягивается, ее края смыкаются, формируя трубку для засасывания крови. Между внутренней поверхностью желоба и трубкой помещаются колющие стилеты, возникшие из верхних челюстей, I пары нижних челюстей и языка. Полость языка служит для проведения слюны.
Колюще-сосущий аппарат клопа образован четырьмя стилетами, заключенными в чехол – измененную нижнюю губу. Внутренняя пара стилетов – I пара нижних челюстей – формирует два желобка для проведения слюны в ранку и всасывания жидкой пищи. Верхние челюсти, составляющие внешнюю пару стилетов, поочередно выдвигаются из чехла и углубляются в ранку. Затем одновременно выдвигаются нижние челюсти. Все операции повторяются до тех пор, пока стилеты не проникнут на достаточную глубину в ткани питающего организма.
Ротовой аппарат чешуекрылых представлен сосущим хоботком, состоящим из пары плотно примыкающих друг к другу нижних челюстей, каждая из которых образует желобок. Внутренние поверхности желобков формируют трубку для засасывания нектара. В покоящемся состоянии хоботок свернут в спираль и спрятан под головой. Он разворачивается за счет нагнетания жидкости в полости нижних челюстей, соединенных с полостью тела. Остальные части ротового аппарата атрофированы: верхняя губа практически исчезает, нижняя представляет собой небольшую пластинку с трехчлениковыми щупиками. Верхних челюстей нет.
Главная часть лижущего ротового аппарата мух – мясистая нижняя губа, которая заканчивается парой пластинчатых выростов. Эти выросты служат для фильтрации полужидкой пищи. В покое они сложены, при полном разворачивании обнажают зубы, которые используются для обскребывания субстрата. Верхние челюсти и I пара нижних атрофированы, но сохраняются нижнечелюстные щупики. Верхняя губа и язык лежат в углублении нижней губы и образуют трубочку, по которой движутся отфильтрованные пищевые частицы.
В зависимости от положения ротовых органов выделяют три типа постановки головы: если ротовой аппарат направлен вниз, то голова гипогнатическая (у тараканов), вперед – прогнатическая, косо назад – опистогнатическая. Последняя характерна для цикадок и тлей: смещение стилетов к центру тяжести тела облегчает прокалывание жестких покровов.
Грудь состоит из трех сегментов, которые называются передне-, средне- и заднегрудь (prothorax, mesothorax, metathorax соответственно). На каждом сегменте расположена пара конечностей, на двух последних – две пары крыльев.
Конечности крепятся между брюшным и боковым хитиновыми пластинками (склеритами) и состоят из широкого основного членика – тазика (ляжки; coxa), вертлуга, бедра, голени и лапки. Тазик присоединяется к телу с помощью двух сочленений (мыщелков) и может двигаться вперед и вверх или назад и вниз. Сочленение между вертлугом и бедром позволяет совершать движения в различных направлениях, а коленное сочленение между бедром и голенью нужно, чтобы приблизить конечность к телу. Лапка состоит из нескольких члеников (обычно из пяти) и заканчивается 1–2 коготками. С их помощью насекомое прочно закрепляется на субстрате. Иногда на вершине голени располагаются крупные щетинки, называемые шпорами. Они участвуют в движении конечности и служат одним из определительных признаков в некоторых семействах.
Крылья насекомых представляют собой боковые выросты стенки тела. Они образованы тонкими мембранами, натянутыми на каркас жилок, по которым в крыло проникают трахеи, нервы и полостная жидкость.
Жилки пронизывают все крыло насекомого (особенно много их у переднего края крыла), обеспечивая необходимую жесткость конструкции и ее аэродинамические свойства. Первая, наиболее толстая жилка называется костальной. Ниже нее расположена субкостальная жилка). Далее идут ветвящиеся радиальная и медиальная жилки. Их ответвления нумеруются и обозначаются R 1 , R 2 , R 3 ,…, M 1 , M 2 , M 3 … Они образуют сектор радиуса и медиальный сектор. В задней части крыла проходят кубитальные, анальные и югинальные жилки. Кроме того, у места впадения субкосты в косту может находиться плотное кутикулярное образование – крыловой глазок, который снимает одну из вредных вибраций при полете. Движения крыльев ограничивают многочисленные мелкие хитиновые пластинки, расположенные в области сочленовной мембраны между спинной и боковой пластинкой.
Жилкование крыла. С – костальная жилка, Sc – субкостальная жилка, R – радиальная жилка, М – медиальная жилка, Сu – кубитальная жилка, Аn – анальная жилка, Ju – югальная жилка.
К некоторым из них крепятся мышцы, служащие для изменения угла наклона крыльев или их складывания вдоль тела. Мышцы, обеспечивающие движения крыльев в полете, обычно являются мышцами непрямого действия: их сокращение вызывает деформацию стенок так называемого стерно-плейрального комплекса (брюшная и боковые хитиновые пластинки сливаются, образуя капсулу в виде чаши, придающую сегменту дополнительную прочность), распластывание или выгибание спинной пластинки, и соответственно, движение крыльев вверх или вниз.
У различных групп насекомых наблюдается тенденция к функциональному объединению обеих пар крыльев или редукции одной из них. Передние крылья хорошо развиты у чешуекрылых и двукрылых насекомых (в случае двукрылых вторая пара крыльев превращается в жужжальца – образования, служащие для стабилизации полета). Для веерокрылых, жесткокрылых и прямокрылых характерно преобладающее развитие крыльев III грудного сегмента. У жуков первая пара крыльев превращается в надкрылья (элитры), защищающие спинную часть тела и крылья. К отряду Полужесткокрылых относятся насекомые, у которых затвердевает только половинки надкрыльев. У стрекоз обе пары крыльев развиты почти одинаково. Некоторая независимость одной пары крыльев от другой и наличие мышц прямого действия позволяют стрекозам добиться превосходных летных характеристик. Среди насекомых есть первичнобескрылые формы (подкласс Apterygota) и виды, у которых крылья редуцировались (вши и блохи).
Брюшко – последний отдел тела насекомого. Его строение различно. Все 11 сегментов есть только у низших насекомых (Protura), у остальных часть сегментов редуцируется (обычно несколько последних). У высших насекомых – 4–5 брюшных сегментов.
На VIII–IX сегментах брюшка располагаются половые органы насекомых. Яйцеклад самок образован 4–6 створками – выростами яйцекладных пластинок, которые являются видоизменением брюшных ног. Створки, движущиеся относительно друг друга, проталкивают яйцо по яйцекладу, этот же механизм используется для зарывания яиц в субстрат: самка проделывает ход, в который затем откладывает яйца. Некоторые насекомые откладывают яйца в древесину (рогохвосты, пилильщики). Их яйцекладные створки снабжены ребрышками и зубцами. У наездников, откладывающих яйца в личинок других насекомых, очень длинный яйцеклад.
Яйцеклады высших перепончатокрылых превращаются в ядовитое жало. У пчелы на створках находятся мелкие зазубрины, которые помогают фиксировать жало в коже жертвы. Из-за этих зазубрин пчела не может вынуть жало и погибает.
Копулятивный (совокупительный)орган самцов, в отличие от яйцеклада самок, не гомологичен конечностям и состоит из основания (фаллобазы) и трубчатого эдеагуса, который служит для семяизвержения.
Часто брюшко несет различные рудиментарные структуры. У представителей отряда Protura на первых трех сегментах есть двучлениковые конечности. Брюшные сегменты щетинохвосток обладают особыми придатками – грифельками, на которых брюшко насекомых скользит по субстрату, как на полозьях. Ногохвостки несут на II сегменте зацепки, фиксирующие прыгательную вилку IV сегмента. При сведении зубцов зацепки вилка освобождается, ударяет по субстрату, и тело насекомого подбрасывается вверх.
У водных личинок поденок и вислокрылок на первых семи сегментах есть придатки, играющие роль трахейных жабр. Три жабры личинок стрекоз расположены на последнем сегменте брюшка. Гусеницы бабочек обладают ложноножками – мясистыми образованиями, расположенными на III–VI, X сегментах и участвующими в перемещении тела насекомого. Характерной особенностью многих низших насекомых являются концевые придатки (XI сегмент).
Страница 1 из 5
Тело насекомого
Тело насекомого состоит из трех частей: головы, груди и задней части. На голове 6 сегментов слились воедино и совсем не заметны. Грудь состоит из 3 сегментов. Задняя часть - обычно из 10, по бокам которых расположены дыхательные отверстия.
Скелет насекомых
Насекомые - беспозвоночные животные , поэтому строение их туловища коренным образом отличается от строения тела позвоночных животных, к которым относится и человек. Наше тело поддерживается скелетом, состоящим из позвоночника, ребер, костей верхних и нижних конечностей. К этому внутреннему скелету крепятся мускулы, с помощью которых тело может двигаться.
Насекомые обладают наружным, а не внутренним скелетом. Мускулы крепятся к нему изнутри. Плотная оболочка, так называемая кутикула, покрывает все тело насекомого, в том числе голову, лапки, усики и глаза. Подвижные суставы соединяют многочисленные пластинки, сегменты и трубки, имеющиеся в теле насекомого. Кутикула по своему химическому составу сходна с целлюлозой. Белок придает дополнительную прочность. Жиры и воск входят в состав поверхности оболочки тела. Поэтому панцирь насекомого прочен, несмотря на легкость. Он водо и воздухонепроницаем. На сочленениях образуется мягкая пленка. Однако такая прочная оболочка тела имеет существенный недостаток: она не растет вместе с телом. Поэтому насекомым приходится периодически сбрасывать свой панцирь. В течение жизни насекомое меняет множество оболочек. Некоторые из них, такие как чешуйницы, делают это более 20 раз. Панцирь насекомого нечувствителен к прикосновениям,теплу и холоду. Зато в нем есть отверстия, через которые с помощью специальных усиков и волосков насекомые определяют температуру, запахи и прочие характеристики окружающей среды.
Строение лапок насекомых
Жуки, тараканы и муравьи очень быстро бегают. Пчелы и шмели с помощью лапок собирают цветочную пыльцу в "корзиночки", расположенные на задних лапках. Богомолы используют передние лапки для охоты, зажимая ими жертву. Кузнечики и блохи, спасаясь от врага или разыскивая нового хозяина, совершают мощные прыжки. Водяные жуки и клопы используют лапки для гребли. Медведка своими широкими передними лапками прокапывает ходы в земле.
Несмотря на то что лапки различных насекомых выглядят по-разному, они имеют аналогичное строение. Лапка в тазике присоединяется к грудным сегментам. Затем следуют вертлуг, бедро и голень. Лапка разделена на несколько частей. На ее конце обычно расположен коготок.
Части тела насекомых
Волоски - микроскопические органы чувств, выступающие из кутикулы, с помощью которых насекомые соприкасаются с окружающим миром - обоняют, пробуют на вкус, слышат.
Ганглий - узлообразное скопление нервных клеток, отвечающее за деятельность отдельных частей тела.
Личинка - ранняя стадия развития насекомого, следующая за стадией яйца. Варианты личинок: гусеница, червячок, нимфа.
Мальпигиевы сосуды - выделительные органы насекомого в виде тонких трубок, которые выходят в кишечник между его средним отделом и прямой кишкой.
Опылитель - животное, которое переносит пыльцу с одного цветка на другой того же вида.
Ротовой аппарат - специально предназначенные для того, чтобы кусать, колоть или лизать, органы на голове насекомого, которыми они берут пищу, пробуют, размельчают и поглощают ее.
Сегмент - одна из нескольких составляющих тела насекомого. Голова состоит из 6 практически слившихся сегментов, грудь - из 3, задняя часть - обычно из 10 хорошо различимых сегментов
Смена оболочки - многократно повторяющийся процесс в жизни насекомого; оно сбрасывает старую оболочку, для того чтобы расти. На месте старой оболочки постепенно образуется новая.
Усики - нитевидные антенны на голове насекомого. Они выполняют функции органов чувств и служат для получения обонятельных, вкусовых, осязательных и даже слуховых ощущений.
Фасеточный глаз - сложный глаз насекомого, состоящий из отдельных глазков, количество которых может доходить до нескольких тысяч.
Хоботок - ротовой аппарат колюще-сосущих или лижуще-сосущих насекомых, например клопов, комаров, мух, бабочек и пчел.
Экзувия - старая оболочка насекомого, которую оно сбрасывает при вылупливании.
