«Класс Насекомые. Класс Насекомые Insecta Какой тип полости тела у насекомых

Главная / Свет

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 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.

1. Внешнее строение.

2. Внутреннее строение.

Известно около 1 млн видов. Места обитания разнообразны.

1. Внешнеестроение

Тело насекомых подразделяется на три тагмы: голову (cephalon) , грудь

(thorax) и брюшко (abdomen).

Голова

Состоит из акрона и 4 (по некоторым данным 5 или даже 6) сегментов. Она одета хитиновой капсулой, соединена подвижно с грудным отделом. Различают три типа постановки головы относительно тела: прогнатический, гипогнатический и опистогнатический. На головной капсуле выделяют несколько отделов. Переднюю лицевую часть занимает фронто-клипеальный отдел. Он состоит из лобного (frons) – фронтального склерита и наличника (clypeus) . К наличнику причленяется верхняя губа (labrum) . Второй отдел – теменной. Он состоит из двух теменных (vertex) склеритов и затылочного (occiput) . Затылок окружает затылочное отверстие. Боковые отделы расположены под сложными глазами и носят название щеки (genae) .

На голове располагаются глаза (сложные, иногда простые) и усики различного строения, а также ротовые аппараты. Ротовые органы у насекомых варьируются. Изменчивость в строении связана с разнообразием пищи, потребляемой этими животными. Исходным типом ротового аппарата является грызущий (ортоптероидный). Он встречается у насекомых многих отрядов (таракановые, прямокрылые, стрекозы, жуки и др.). В его состав входят следующие элементы: верхняя губа, мандибулы, максиллы, нижняя губа и гипофаринкс. Лакающий (пчелы, шмели) образован верхней губой, мандибулами, в максиллах развита и удлинена наружная жевательная лопасть (galea) , которая образует верхнюю и часть боковой поверхности хоботка, нижняя губа представлена удлиненным щупиком (palpi) , который образует нижнюю и часть боковой поверхности хоботка. Внутри хоботка размещается язычок, образованный внутренними (glossae) лопастями нижней губы. Сосущий ротовой аппарат (чешуекрылые) включает верхнюю губу, у немногих предста-

1. Внешнее строение

вителей (зубатые моли) мандибулы, нижнюю губу в виде небольшой площадки со щупиками, хоботок образован удлиненными наружными жевательными лопастями максилл. Колюще-сосущий ротовой аппарат (комары, клопы) в своем составе имеет весь набор ротовых конечностей, но они утратили исходную форму, большая часть превратилась в стилеты, служащие для прокалывания покровов животных и растений. Нижняя губа в этом аппарате выполняет функцию футляра. Лижущий (фильтрующий) ротовой аппарат характерен для мух, в нем хорошо развиты лабеллумы нижней губы, мандибулы и максиллы отсутствуют.

Грудной отдел

Образован 3 сегментами, с ним связаны локомоторные органы: ноги и крылья. Конечность насекомого состоит из тазика, вертлуга, голени, лапки, предлапки. Выделяют несколько типов конечностей. Крылья размещены на втором (среднегрудь) и третьем (заднегрудь) сегментах. Крыльев чаще 2 пары, реже (двукрылые, веерокрылые) 1 пара. Вторая в этом случае небольшого размера, превращена в жужжальца. Крылья – боковые складки покровов, произошли из паранотумов. Они двуслойные, в них проходят нервы, трахеи, гемолимфа. Различают следующие типы крыльев: сетчатые, перепончатые, жесткие (элитры), полужесткие (гемиэлитры). Крылья имеют систему жилок продольных и поперечных. Продольными жилками крыла являются: костальная (C) , субкостальная (Sc) , радиальные (R) , медиальные (M) , кубитальные (Cu) и анальные (A) жилки. В полете насекомые используют либо одну, либо обе пары крыльев. В зависимости от того, какая пара крыльев используется в полете, насекомых подразделяют на бимоторных, передне- и заднемоторных. Многие насекомые, будучи двукрылыми, летят на одной паре крыльев. Это явление названо диптеризацией полета.

Брюшной отдел

Сегментирован, с ним связана большая часть внутренних органов насекомого. Максимальное число сегментов в отделе 11, обычно их меньше. Брюшной сегмент образуют тергит, стернит и плейральные мембраны. Брюшко лишено настоящих конечностей, у некоторых насекомых имеются видоизмененные: церки, грифельки, яйцеклады, жало, прыгательная вилочка.

Покровы

Представлены кутикулой, гиподермой и базальной мембраной. Кутикула включает эпикутикулу и прокутикулу. Прокутикула состоит из двух

ЛЕКЦИЯ 19.ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ НАСЕКОМЫХ

1. Внешнее строение

слоев: экзокутикулы и эндокутикулы. Твердый покров тела ограничивает рост насекомого. Для насекомых характерны линьки. Покровы несут придатки. Они делятся на структурные и скульптурные. С покровами связана окраска насекомого. Окраска делится на химическую (пигментную) и структурную (физическую). Значение окраски для насекомого прямое (влияние на внутренние процессы) и косвенное (воздействие на других животных). Типы окраски: криптическая – окраска позы покоя, предупреждающая, отпугивающая, мимикрия. Производными гиподермы являются железы восковые, пахучие, ядовитые, лаковые и другие.

2. Внутреннеестроение

Мышечная система

Характеризуется сложностью и высокой степенью дифференциации и специализации отдельных ее элементов. Количество мышечных пучков часто достигает 1,5–2 тысяч. По гистологическому строению почти все мышцы насекомых поперечнополосатые. Мышцы делятся на скелетные (соматические), обеспечивающие подвижность организма и отдельных его частей по отношению друг к другу, и висцеральные (внутренностные). Скелетные мышцы, как правило, прикрепляются к внутренним поверхностям кутикулярных склеритов. Выделяют четыре группы соматических мышц: головная, грудная, крыловая и брюшная. Наиболее сложно устроена крыловая группа, мышцы данной группы у перепончатокрылых, двукрылых насекомых и некоторых других способны к необычайной частоте сокращений (до 1000 раз в секунду), это так называемые асинхронные мышцы. Подобная частота сокращений связана с явлением умножения ответа на раздражение, когда на один нервный импульс мышца отвечает несколькими сокращениями. Висцеральные мышцы связаны с внутренними органами.

Жировое тело

Представляет собой рыхлую ткань, пронизанную трахеями. Цвет изменчив. Функции: накопление питательных веществ, поглощение продуктов обмена, окисление жирового тела дает метаболическую воду, что особенно важно в условиях дефицита влаги. В жировом теле выделяют четыре категории клеток: трофоциты (наиболее многочисленны, в них накапливаются питательные вещества), уратные (накапливается мочевая кислота), мицетоциты (в них находятся симбиотические микроорганизмы) и хромоциты (клетки содержат пигмент).

ЛЕКЦИЯ 19.ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ НАСЕКОМЫХ

2. Внутреннее строение

Полость тела

Полость тела насекомых, как и у других членистоногих, смешанная. Диафрагмами она поделена на 3 синуса: верхний (перикардиальный), в нем размещено сердце, нижний (перинейральный) – размещена брюшная нервная цепочка, и наибольший объем занимает висцеральный синус. С этим синусом связаны пищеварительная, выделительная, половая системы. Дыхательная система находится во всех синусах полости тела.

Пищеварительная система

Три отдела: передняя, средняя и задняя кишка. Между передней и средней кишкой находится кардиальный клапан, средней и задней кишкой– пилорический. Передняя кишка представлена глоткой, пищеводом, зобом, механическим желудком. В зависимости от потребляемой пищи возможны вариации в строении: отсутствует зоб, желудок. Зоб – место временного пребывания пищи, отчасти здесь происходит пищеварение; функция желудка – размельчение (перетирание) пищи. Глотка у насекомых, питающихся жидкой пищей, мускулистая, выполняет функцию насоса. Слюнные железы открываются в ротовую полость, как правило, около основания нижней губы. Содержащиеся в слюне ферменты обеспечивают начальные этапы пищеварения. У кровососущих насекомых слюна содержит вещества, препятствующие свертыванию крови – антикоагулянты. В некоторых случаях слюнные железы меняют свою функцию (у гусениц превращаются в прядильные железы). В средней (тонкой) кишке происходит переваривание и всасывание пищи. В начальный участок кишки у некоторых насекомых (таракан и др.) впадает несколько слепых выпячиваний кишечника – пилорические придатки – они увеличивают всасывающую поверхность. Стенки средней кишки образуют складки – крипты. Тип пищеварительных ферментов зависит от пищевого режима насекомых. Секреция ферментов у насекомых голокринная и мерокринная. Эпителий средней кишки у многих насекомых выделяет вокруг содержимого кишки перитрофическую мембрану, роль которой важна в процессах переваривания и всасывания пищевых веществ. Кроме того, она предохраняет эпителий средней кишки от механических повреждений. Задняя (прямая) кишка нередко отличается значительной длиной и подразделяется на несколько участков. Здесь у большинства насекомых находятся ректальные железы. Функции отдела: формирование и удаление экскрементов, всасывание воды из пищевой массы, переваривание пищи с помощью симбионтов (характерно для личинок некоторых видов насекомых). Отделы кишечника разделены клапанами, препятствующими обратному току пищи. Передний и средний отделы разделяет кардиальный клапан, средний и задний – пилорический.

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.

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.