Строение и физиология насекомых. Сложный глаз насекомого. Как устроены конечности насекомых

Движение крыльев у насекомых - результат работы сложного механизма и определяется, с одной стороны, особенностью сочленения крыла с туловищем, а с другой - действием особых крыловых мышц. В общих чертах основной механизм движения крыльев представляется следующим образом. Само крыло - это двуплечий рычаг с неодинаковой длиной плеч. С тергитом и боковой пластинкой крыло соединяется тонкими и гибкими мембранами. Чуть отступя от места этого соединения, крыло опирается на небольшой, имеющий вид столбика вырост боковой пластинки, который и является точкой опоры крылового рычага.

Расположенные в грудных сегментах мощные продольные и дорзовентральные мышцы могут опускать или приподнимать тергит. При опускании последний давит на короткое плечо крыла и влечет его за собой вниз. В результате длинное плечо, т. е. вся несущая плоскость крыла, движется вверх. Подъем тергита приводит к опусканию крыловой пластинки. Небольшие мышцы, прикрепленные непосредственно к крылу, способны поворачивать его вдоль продольной оси, при этом изменяется угол атаки. Во время полета свободный конец крыла движется по довольно сложной траектории. При опускании крыловая пластинка расположена горизонтально и движется вниз и вперед: возникает подъемная сила, удерживающая насекомое в воздухе. При движении вверх и назад крыло располагается вертикально, что создает пропеллирующий эффект.

Количество ударов крыла в 1 с сильно варьирует у разных насекомых: от 5-10 (у крупных дневных бабочек) до 500-600 (многие комары); у очень мелких комаров-мокрецов эта цифра достигает 1000 колебаний в 1 с. У различных представителей насекомых передние и задние крылья могут быть развиты в разной степени. Только у более примитивных насекомых (стрекозы) обе пары крыльев развиты более или менее одинаково, хотя и разнятся по форме. У жуков (отр. Жесткокрылые - Coleoptera ) передние крылья изменяются в толстые и твердые надкрылья - элитры, которые почти не участвуют в полете и в основном служат для защиты спинной стороны тела. Настоящими же крыльями являются лишь задние крылья, которые в покоящемся состоянии спрятаны под надкрыльями. У представителей отряда клопов твердеет лишь основная половина передней пары крыльев, вследствие чего эту группу насекомых нередко называют отрядом Полужесткокрылых . У некоторых насекомых, а именно у целого отряда двукрылых, развита лишь передняя пара крыльев, тогда как от задней остаются лишь рудименты в виде так называемых жужжалец.

Вопрос о происхождении крыльев еще не вполне разрешен. В настоящее время одной из наиболее обоснованных представляется "паранотальная" гипотеза, согласно которой крылья возникли из простых неподвижных боковых выростов кожи - паранотумов. Такие выросты встречаются у многих членистоногих (трилобиты, ракообразные), у многих ископаемых насекомых и у некоторых современных форм (личинки термитов, некоторые богомолы, тараканы и т. д.). Переходом от ползающего к летающему послужил, быть может, лазающий образ жизни на деревьях, при котором насекомые, вероятно, часто делали прыжки с ветки на ветку, что способствовало дальнейшему развитию боковых выростов груди, которые вначале выполняли функции несущих плоскостей при парашютировании или планирующем полете. Дальнейшая дифференцировка и отчленение выростов от самого тела привели к выработке настоящих крыльев, обеспечивающих активный пропеллирующий полет.

Брюшко - последний отдел тела насекомых. Количество сегментов, входящих в его состав, варьирует у разных представителей класса. Здесь, как и в других группах членистоногих, выявляется четкая закономерность: чем ниже в эволюционном отношении стоят те или иные представители, тем более полным набором сегментов они обладают. И действительно, максимальное число брюшных сегментов мы находим у самых низших скрыточелюстных (отр. Protura ), брюшко которых состоит из 11 сегментов и заканчивается отчетливо различимым тельсоном. У всех остальных насекомых часть сегментов редуцируется (обычно один или несколько последних, а иногда и самый первый), так что общее число сегментов может сокращаться до 10, а у высших форм (некоторые перепончатокрылые и двукрылые) до 4-5.

Брюшко обычно лишено конечностей. Однако вследствие происхождения насекомых от форм, обладавших ножками на протяжении всего гомономно расчлененного тела, нередко сохраняются на брюшке рудименты конечностей или же конечности, изменившие свою первоначальную функцию. Так, у отряда Protura , низших представителей бескрылых насекомых, имеются маленькие конечности на трех передних члениках брюшка. Сохраняются рудименты брюшных конечностей и у открыто-челюстных. У тизанур на всех сегментах брюшка имеются особые придатки - грифельки, на которых, как на полозьях, при движении насекомого брюшко скользит по субстрату. Одна пара грифельков на заднем конце тела сохраняется и у тараканов. Очень широко распространены, особенно у более примитивных форм (тараканы, саранчовые и т. п.), церки - парные придатки последнего сегмента брюшка, также являющиеся видоизмененными конечностями. По-видимому, сходное происхождение имеют и яйцеклады, встречающиеся у многих насекомых и состоящие из трех пар вытянутых створок.

Покровы насекомых , как и всех остальных членистоногих, состоят из трех основных элементов - кутикулы, гиподермы и базальной мембраны. Кутикула выделяется клетками гиподермы, которая у скрыточелюстных насекомых часто превращается в синцитий. Кутикула насекомых трехслойна. В отличие от таковой ракообразных она несет наружный слой, содержащий липопротеинозые комплексы и препятствующий испарению воды из организма. Насекомые - сухопутные животные. Интересно отметить, что у водных и почвенных форм, обитающих в атмосфере, насыщенной парами воды, наружный слой или не выражен совсем, или развит очень слабо.

Механическую прочность кутикуле придают белки, задубленные фенолами. Они инкрустируют средний, основной слой.

На поверхности кутикулы находятся разнообразные, подвижно сочлененные с поверхностью тела выросты - тонкие волоски, чешуйки, щетинки. Каждое такое образование обыкновенно есть продукт выделения одной крупной гиподермальной клетки. Многообразие форм и функций волосков необычайно, они могут быть чувствительными, покровными, ядовитыми.

Мышечная система насекомых отличается большой сложностью и высокой степенью дифференциации и специализации отдельных ее элементов. Количество отдельных мышечных пучков часто достигает 1,5 - 2 тыс. Скелетные мышцы, обеспечивающие подвижность организма и отдельных его частей по отношению друг к другу, как правило, прикрепляются к внутренним поверхностям кутикулярных склеритов (тергитам, стернитам, стенкам конечностей). По гистологическому строению почти все мышцы насекомых поперечнополосатые.

Мышцы насекомых (в первую очередь это относится к крыловым мышцам высших групп насекомых: перепончатокрылым, двукрылым и т. п.) способны к необычайной частоте сокращений - до 1000 раз в секунду. Это связано с явлением умножения ответа на раздражение, когда на один нервный импульс мышца отвечает несколькими сокращениями.

Богато разветвленная сеть трахейной дыхательной системы снабжает кислородом каждый мышечный пучок, что наряду с заметным повышением температуры тела насекомых при полете (за счет тепловой энергий, выделяемой работающими мышцами) обеспечивает высокую интенсивность обменных процессов, протекающих в мышечных клетках.

Пищеварительная система начинается небольшой ротовой полостью, стенки которой образуются верхней губой и совокупностью ротовых конечностей. У форм, питающихся жидкой пищей, она, по существу, заменена каналами, образующимися в хоботке и служащими для засасывания пищи и проведения слюны - секрета специальных слюнных желез. Стенки верхней части ротовой полости и следующей за ней трубчатой глотки соединяются со стенками головной капсулы с помощью мощных мышечных пучков. Совокупность этих пучков образует своеобразный мышечный насос, обеспечивающий продвижение пищи в пищеварительную систему.

В заднюю часть ротовой полости, как правило, около основания нижней губы (максиллы II) открываются протоки одной или нескольких (до 3) пар слюнных желез. Содержащиеся в слюне ферменты обеспечивают начальные этапы процессов пищеварения. У кровососущих насекомых (муха цеце, некоторые виды комаров и т. п.) слюна часто содержит вещества, препятствующие свертыванию крови - антикоагулянты. В некоторых случаях слюнные железы резко меняют свою функцию. У гусениц бабочек, например, они превращаются в прядильные, которые вместо слюны выделяют шелковистую нить, служащую для изготовления кокона или для других целей.

Пищеварительный канал насекомых, начинающийся глоткой, состоит из трех отделов: передней, средней и задней кишок.

Передняя кишка может быть дифференцирована на несколько отличающихся по функциям и строению частей. Глотка переходит в пищевод, имеющий вид узкой и длинной трубки. Задний конец пищевода часто расширяется в зоб, особенно развитый у насекомых, питающихся жидкой пищей. У некоторых хищных жуков, прямокрылых, тараканов и т. д. за зобом помещается еще одно небольшое расширение передней кишки - жевательный желудок. Кутикула, выстилающая всю переднюю кишку, в жевательном желудке образует многочисленные твердые выросты в виде бугров, зубцов и т. п., способствующих дополнительному перетиранию пищи.

Далее следует средняя кишка, в которой происходит переваривание и всасывание пищи; она имеет вид цилиндрической трубки. При начале средней кишки в нее нередко впадает несколько слепых выпячиваний кишечника, или пилорических придатков, служащий в основное для увеличения всасывающей поверхности кишечника. Стенки средней кишки часто образуют складки, или крипты. Обыкновенно эпителием средней кишки выделяется вокруг содержимого кишки непрерывная тонкая оболочка, так называемая перитрофическая мембрана.

В средней кишке происходит окончательное переваривание и усвоение пищевых веществ.

Страница 1

таракан хлебный вредитель насекомое

Насекомые (Insecta), самый крупный класс живых существ на Земле, объединяющий больше видов, чем все прочие группы вместе взятые, занимающий всевозможные экологические ниши. Относится к членистоногим беспозвоночным. Как и у всех этих животных, у насекомых сегментированное тело с членистыми придатками, покрытое более или менее твердым наружным скелетом, в состав которого входит сложный полисахарид хитин. Тело насекомого состоит из трех четко различимых отделов - головы, груди и брюшка.

Голова образована несколькими слившимися сегментами и несет ротовые придатки и сенсорные органы - глаза и антенны (усики, или сяжки). Между глазами и ниже антенн находится лоб, выше - темя, сзади - затылок; между нижним краем глаз и ротовым аппаратом расположены щеки. Эти области могут разделяться на различные участки, очертания которых крайне важны для классификации насекомых.

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. 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.

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. В связи с образом жизни конечности бывают ходильными, бегательными, прыгательными, плавательными, копательными и хватательными.

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. Брюшко состоит из десяти или одиннадцати сегментов. У взрослых насекомых их видимое число может не превышать трех, поскольку некоторые сливаются друг с другом, а другие превращаются в совокупительный аппарат, однако чаще всего пять-восемь сегментов хорошо заметны. Они разделены на верхнюю и нижнюю части, соединенные тонкой мембраной, которая находится также между отдельными сегментами: это позволяет брюшку растягиваться, когда в нем созревают яйца или кишечник переполняется пищей. У большинства насекомых брюшко цилиндрическое или выпуклое сверху и почти плоское снизу, а к концу сужается, однако форма его может быть весьма разнообразной: плоской, почти округлой в очертаниях, треугольной в поперечном сечении, булавовидной и т.п. У муравьев оно соединено с грудью тонким стебельком из одного-двух члеников, а у пчел и ос отделено от нее узкой перетяжкой. У многих примитивных насекомых на конце брюшка находится пара похожих на хвосты членистых придатков (церки), иногда с третьим «хвостом» между ними.

Популяция - это исторически сложившаяся совокупность особей одного вида, более или менее длительно время занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Плотность популяции, число особей в расчёте на единицу объёма (воды, воздуха или почвы) или поверхности (почвы или дна водоёма). Это важный экологический показатель пространственного размещения сочленов популяции, а также динамики численности животных, условий изменчивости и проявления естественного отбора. По средней плотности популяции можно судить о благоприятности местообитания для данного вида.

Перепончатокрылые

Жук-олень

Двукрылые

Скорпионницы

Строение насекомых. Тело взрослых насеко­мых, как и у всех членистоногих, покрыто хити­новым покровом, выполняющим роль наружного скелета, и разделено на голову, грудь и брюшко, что отличает их от других членистоногих. Сег­менты головы слиты в общую массу, членики груди и брюшка более или менее четко различи­мы. Голова и грудь несут конечности, брюшко со­храняет иногда лишь недоразвитые конечности, т. е. их рудименты. У личинок многих насеко­мых деление тела на отделы выражено слабо.

Голова саранчи

Передне- грудь

Средне- грудь

Кузнечик

гом рычагов с большим числом степеней свободы, т. е. способных к разнообразным и точным дви­жениям. Более всего соответствуют описанному типу бегательные ноги (жуков, тараканов), наиболее распространенные среди насекомых. У животных, способных совершать прыжки, на­пример у кузнечиков, бедро и голень задней па­ры ног сильно вытягиваются. У роющих насеко­мых - медведок - все ноги, а в особенности пе­редние, укорачиваются, становятся массивными и приобретают мощное вооружение из хитино­вых зубцов. Плавательные конечности сплюще­ны в виде весла и снабжены густым рядом упру­гих гребных волосков (жуки-плавунцы ).

Оса средняя

Надкрылье

Стрекоза

Кровеносная

Дыхательная

Органы чувств насекомых могут восприни­мать самые различные раздражения: механиче­ские, химические, зрительные, звуковые и т. д. Насекомые способны не только воспринимать, но и издавать звуки. Эта особенность характерна для представителей многих групп: прямокры­

лых , жуков , перепончатокрылых , бабочек и др. Стрекотаниепрямокрылых , например, обусловлено развитием специальных приспособ­лений, которые чаще всего связаны с крыльями. Так, укузнечиковых эти органы находятся на передних крыльях, где жилки левого крыла при­обретают зубообразные выросты и превращают­ся в так называемый смычок, которым животное водит по правому крылу.

Сложный глаз насекомого

Кроме сложных (фасеточных) глаз многие на­секомые имеют и простые глаза, воспринимаю­щие лишь интенсивность освещения, а не изоб­ражения.

Хрустальный

Глаза мухи цеце

Жук-мертвоед

ШШШЯЯШШ

ядные, например тараканы, которые питаются различными растительными и животными про­дуктами. Очень многие насекомые - вегетари­анцы, питающиеся всеми частями растений, от корня до плода включительно.

Жужелица - хищник

Органы выделения представлены мальпиги­евыми сосудами - тонкими трубочками, от­крывающимися в кишечник.

Размножение насекомых. Насекомые раз­дельнополы. Половые железы у них парные. У самцов в брюшке расположены семенники, от которых отходят семяпроводы, впадающие в се- мяизвергательный канал. Яичники самок от­крываются в яйцеводы, которые ниже соединя­ются в единое влагалище. Оплодотворение внут­реннее. Сперматозоиды в половых путях самки очень долго сохраняют жизнеспособность. На-

Чешуйница

Рыжий лесной муравей

Значение насекомых. Положительная дея­тельность насекомых в природе в первую оче­редь выражается в опылении ими цветков расте­ний (около 30% европейских цветковых расте­ний опыляется насекомыми).

растительных и животных остатков, в изобилии скапливающихся на поверхности почвы.

Не менее значительны и отрицательные по­следствия деятельности насекомых. Так, многие

Танец пчелы

Пчела медоносная

Колорадский жук

Предками иглокожих и хордовых считают животных, выделившихся из группы древних многощетинковых кольчецов.

Морские звезды

Голотурия

Схема строения морского ежа

Кишечник

Специальных выделительных органов у иг­локожих нет. Выделение продуктов обмена про­исходит через стенки каналов водно-сосудистой системы.

Ножки

Развитие происходит с рядом сложных пре­вращений. Двусторонне-симметричные личинки иглокожих плавают в толще воды; в процессе превращения (метаморфоза) животные приобре­тают радиальную симметрию и переходят к пол­зающему образу жизни.

Многие иглокожие обладают способностью к регенерации (восстановлению) частей тела. На­пример, из одного луча морской звезды может восстанавливаться целое животное.

Регенерация морской звезды

Нервная система морской звезды

Класс Морские звезды

Морская звезда

Морские звезды живут на дне морей, спуска­ясь на большую глубину. Питаются донными животными, органическими остатками.

Кроссастер

Астроклекс