Класс насекомых, объединяющий более 1 млн. видов, составляет высшую группу членистоногих. Филогенез насекомых протекал в условиях наземной среды, наложившей отпечаток на все строение их тела. Широко распространившись на земле, они приспособились к жизни в самых разнообразных природных условиях. Насекомые живут преимущественно на суше, среди растений, в почве, под камнями, растительными остатками, в норах, пещерах, жилищах людей, в различных отбросах и т.п. Сравнительно небольшое количество видов приспособилось к жизни в пресных водоемах (личинки стрекоз, поденок, некоторые клопы, жуки и др.), несколько видов двукрылых и клопов - в морской воде. Много видов насекомых паразитирует на человеке, животных или живет внутри растений.
Общая характеристика класса
Тело взрослых насекомых разделено на три отдела: голову, грудь и брюшко.
- Голова, состоящая из шести слившихся сегментов, отчетливо обособлена от груди и соединена с ней подвижно. На голове расположена пара членистых усиков или сяжков, ротовой аппарат и два фасеточных глаза; у многих имеется также один-три простых глазка.Два сложных, или фасеточных, глаза расположены по бокам головы, у некоторых видов очень сильно развиты и могут занимать большую часть поверхности головы (например, у некоторых стрекоз, слепней). В состав каждого сложного глаза входят от нескольких сотен до нескольких тысяч фасеток. Большинство насекомых слепы к красному цвету, но видят ультрафиолетовое излучение и привлекаются им. На этой особенности зрения насекомых основано применение световых ловушек, излучающих большую часть энергии в фиолетовой и ультрафиолетовой областях, для сбора и изучения экологических особенностей ночных насекомых (некоторых семейств бабочек, жуков и др.).Ротовой аппарат состоит из трех пар конечностей: верхние челюсти, нижние челюсти, нижняя губа (сросшаяся вторая пара нижних челюстей) и верхняя губа, которая не является конечностью, а представляет собой вырост хитина. К ротовому аппарату относится также хитиновое выпячивание дна ротовой полости - язык или гипофаринкс.
В зависимости от способа питания ротовые органы насекомых имеют различное строение. Различают следующие типы ротового аппарата:
- грызуще-жующий - элементы ротового аппарата имеют вид коротких твердых пластинок. Отмечаются у насекомых, которые питаются твердой растительной и животной пищей (жуки, тараканы, прямокрылые)
- колюще-сосущий - элементы ротового аппарата имеют вид вытянутых в длину волосовидных щетинок. Отмечаются у насекомых, которые питаются клеточным соком растений или кровью животных (клопы, тли, цикады, комары, москиты)
- лижуще-сосущий - элементы ротового аппарата имеют вид трубчатых образований (в виде хоботка). Отмечается у бабочек, питающихся нектаром цветов и соком плодов. У многих мух хоботок сильно преобразован, известно не менее пяти его модификаций, от колюще-режущего органа у слепней до мягкого "лижущего" хоботка у питающихся нектаром цветочных мух (или у питающихся жидкими частями навоза и падали падальных мух).
Строение усиков, или сяжков, насекомых очень разнообразно - нитевидные, щетинковидные, пильчатые, гребенчатые, булавовидные, пластинчатые и т. д. Усиков одна пара; они несут на себе органы осязания и обоняния, и гомологичны антеннулам ракообразных.
Органы чувств на усиках насекомых сообщают им не только состоянии окружающей среды, они помогают общаться с сородичами, найти подходящее место обитания для себя и потомства, а также пищу. Самки многих насекомых привлекают самцов с помощью запахов. Самцы малого ночного павлиньего глаза могут учуять самку на расстоянии нескольких километров. Муравьи распознают по запаху самок из своего муравейника. Некоторые виды муравьев метят путь от гнезда к источнику питания благодаря пахучим веществам, которые выделяются из специальных желез. С помощью усиков муравьи и термиты чуют запах, оставленный их сородичами. Если оба усика улавливают запах в одинаковой степени, значит, насекомое на правильном пути. Вещества-аттрактанты, которые выделяют готовые к спариванию самки бабочек, обычно разносятся ветром.
- Грудь насекомых состоит из трех сегментов (переднегрудь, среднегрудь и заднегрудь), к каждому из которых с брюшной стороны прикрепляется по паре ног, отсюда название класса - шестиногие. Кроме того у высших насекомых грудь несет на себе две, реже одну пару крыльев.Число и строение конечностей являются характерными признаками класса. Все насекомые имеют 6 ног, по одной паре на каждом из 3 сегментов груди. Нога состоит из 5 отделов: тазика (соха), вертлуга (trochanter), бедра (femur), голени (tibia) и членистой лапки (tarsus). В зависимости от образа жизни конечности насекомых могут очень видоизменяться. Большинство насекомых имеют ноги ходильного и бегательного типа. У кузнечиков, саранчи, блох и некоторых других видов третья пара ног - прыгательного типа; у медведок, прокладывающих ходы в почве, первая пара ног - копательные ноги. У водных насекомых, например у жука-плавунца, задние ноги преобразованы в гребные, или плавательные.
- У летающих насекомых ко второму и третьему или только ко второму сегменту груди прикреплены крылья. Их форма и строение могут быть разными. На крыльях развиты продольные и поперечные жилки, их взаимное расположение и степень развития имеют характерные признаки у различных отрядов и семейств насекомых и используются в систематике. У мух, комаров, слепней и других насекомых отряда двукрылых развита только первая пара крыльев, вторая превратилась в жужжальца - булавовидные придатки, обеспечивающие определенную частоту взмахов крыльев и стабилизирующие равновесие насекомого в полете. Некоторые виды не имеют крыльев. Различают первичнобескрылых (древние насекомые, например, ногохвостки) и вторичнобескрылых, которые утратили крылья в связи с паразитическим образом жизни (вши, блохи).
- Брюшко насекомых состоит из нескольких (чаще 6-10) сегментов; обычно их 10. В нем находится большая часть внутренних органов. На конце брюшка у самок развит яйцеклад, служащий для откладки яиц. У пчел, ос, муравьев яйцеклад превратился в жало, имеющее внутри проток ядовитой железы. У самца на конце брюшка находится копулятивный аппарат. Пищеварительная система представлена
- Передней кишкой, начинающейся с ротовой полости и подразделяющейся на глотку и пищевод, задний отдел которого расширяется, образуя зоб и жевательный желудок (не у всех). У потребителей твердой пищи желудок имеет толстые мускулистые стенки и несет изнутри хитиновые зубцы или пластинки, с помощью которых пища измельчается и проталкивается в среднюю кишку.К передней кишке относятся и слюнные железы (до трех пар). Секрет слюнных желез выполняет пищеварительную функцию, содержит ферменты, смачивает пищу. У кровососущих содержит вещество, препятствующее свертыванию крови. У пчел секрет одной пары желез смешивается в зобе с цветочным нектаром и образует мед. У рабочих пчел слюнные железы, проток которых открывается в глотку (глоточный), выделяет особые белковые вещества ("молочко"), которыми выкармливают личинок, превращающихся в маток. У гусениц бабочек, личинок ручейников и перепончатокрылых слюнные железы преобразованы в шелкоотделительные, или прядильные, вырабатывающие шелковистую нить для изготовления кокона, защитных образований и других целей.
- Средняя кишка на границе с передней кишкой покрыта изнутри железистым эпителием (пилорические выросты кишечника), выделяющим пищеварительные ферменты (печень и другие железы у насекомых отсутствуют). В средней кишке происходит всасывание питательных веществ.
- Задняя кишка принимает непереваренные остатки пищи. Здесь из них отсасывается вода (это особенно важно для пустынных и полупустынных видов). Заканчивается задняя кишка анальным отверстием, выводящим наружу экскременты
Органы выделения представлены мальпигиевыми сосудами (от 2 до 200), которые имеют вид тонких трубочек, впадающих в пищеварительную систему на на границе между средней и задней кишкой, и жировым телом, которое выполняет функцию "почек накопления". Жировое тело - рыхлая ткань, расположенная между внутренними органами насекомых. Имеет беловатую, желтоватую или зеленоватую окраску. Клетки жирового тела поглощают продукты обмена (соли мочевой кислоты и др.). Далее продукты выделения поступают в кишечник и вместе с экскрементами выводятся наружу. Кроме того, клетки жирового тела накопляют запасные питательные вещества - жиры, белки и углевод гликоген. Эти резервы расходуются на развитие яиц, во время зимовки.
Органы дыхания - трахеи. Это сложноветвящаяся система воздухоносных трубок, непосредственно доставляющих кислород ко всем органам и тканям. По бокам брюшка и груди имеется чаще всего 10 пар дыхалец (стигм) - отверстий, через которые воздух попадает в трахеи. От стигм начинаются крупные основные стволы (трахеи), которые разветвляются на более мелкие трубочки. В груди и передней части брюшка трахеи расширены и образуют воздушные мешки. Трахеи пронизывают все тело насекомых, оплетают ткани и органы, входят внутрь отдельных клеток в виде мельчайших разветвлений - трахеол, через которые осуществляется газообмен. Углекислый газ и водяные пары удаляются наружу через трахейную систему. Таким образом, трахейная система подменяет функции кровеносной системы в снабжении тканей кислородом. Роль кровеносной системы сводится к доставке тканям переваренной пищи и переносу от тканей к выделительным органам продуктов распада.
Кровеносная система в соответствии с особенностями органов дыхания развита сравнительно слабо, незамкнута, состоит из сердца и короткой неразветвленной аорты, отходящей от сердца к голове. Циркулирующая в кровеносной системе бесцветная жидкость, содержащая белые кровяные тельца, называется в отличие от крови гемолимфой. Она заполняет полость тела и промежутки между органами. Сердце трубковидное, находится на спинной стороне брюшка. В сердце имеется несколько способных пульсировать камер, в каждую из которых открывается пара отверстий, снабженных клапанами. Через эти отверстия внутрь сердца поступает кровь (гемолимфа). Пульсация камер сердца обусловивается сокращением особых крыловидных мышц. Кровь движется в сердце от заднего конца к переднему, затем поступает в аорту и из нее в полость головы, затем омывает ткани и по щелям между ними изливается в полость тела, в промежутки между органами, откуда через специальные отверстия (остии) попадает в сердце. Кровь насекомых бесцветная, или зеленовато-желтая (редко красная).
Нервная система достигает исключительно высокого уровня развития. Состоит из надглоточного узла, окологлоточных коннективов, подглоточного узла (он образовался в результате слияния трех ганглиев) и брюшной нервной цепочки, которая у примитивных насекомых состоит из трех грудных ганглиев и восьми брюшных. У высших групп насекомых происходит слияние соседних узлов брюшной нервной цепочки путем объединения трех грудных узлов в один крупный узел или брюшных узлов в два-три или один крупный узел (например, у настоящих мух или пластинчатоусых жуков).
Особенно сложно устроен надглоточный ганглий, который часто называют головным мозгом. Он состоит их трех отделов - переднего, среднего, заднего и имеет очень сложное гистологическое строение. Головной мозг иннервирует глаза и усики. В переднем его отделе наиболее важную роль играет такая структура, как грибовидные тела - высший ассоциативный и координирующий центр нервной системы. Поведение насекомых бывает очень сложным, носит четко выраженный рефлекторный характер, что также связано со значительным развитием головного мозга. Подглоточный узел иннервирует ротовые органы и передний отдел кишечника. Грудные ганглии иннервируют органы движения - ноги и крылья.
Насекомым свойственны очень сложные формы поведения, в основе которых лежат, инстинкты. Особенно сложные инстинкты характерны для так называемых общественных насекомых - пчел, муравьев, термитов.
Органы чувств достигают исключительно высокого уровня развития, что соответствует высокому уровню обшей организации насекомых. Представители этого класса имеют органы осязания, обоняния, зрения, вкуса и слуха.
В основе всех органов чувств лежит один и тот же элемент - сенсилла, состоящая из одной клетки или группы чувствительных рецепторных клеток, имеющих два отростка. Центральный отросток идет в центральную нервную систему, а периферический - в наружную часть, представленную различными кутикулярными образованиями. Строение кутикулярного футляра зависит от типа органов чувств.
Органы осязания представлены чувствительными волосками, разбросанными по всему телу. Органы обоняния расположены на усиках и нижнечелюстных щупиках.
Органы зрения играют ведущую роль для ориентации во внешней среде наряду с органами обоняния. Насекомые имеют простые и сложные (фасеточные) глаза. Сложные глаза состоят из огромного числа отдельных призм, или омматидиев, разделенных светонепроницаемым слоем. Такое строение глаз дает "мозаичное" зрение. Высшие насекомые имеют цветное зрение (пчелы, бабочки, муравьч), но оно отличается от зрения человека. Насекомые воспринимают в основном коротковолновую часть спектра: зелено-желтые, синие и ультрафиолетовые лучи.
Органы размножения находятся в брюшке. Насекомые - раздельнополые организмы, у них хорошо выражен половой диморфизм. У самок развиты пара трубчатых яичников, яйцеводы, придаточные половые железы, семяприемник и нередко яйцеклад. У самцов имеются пара семенников, семяпроводы, семяизвергательный канал, придаточные половые железы и копулятивный аппарат. Насекомые размножаются половым путем, большинство из них откладывает яйца, есть и живородящие виды, у них самки рождают живых личинок (часть тлей, оводы и др.).
Плодовитость насекомых часто очень высока. Например, некоторые мухи, бабочки и жуки могут откладывать от 50 до 3 000 яиц, матка медоносной пчелы - до 1,5 млн., матка термита - около 30 тыс. яиц каждые сутки на протяжении 10-12 лет. Потомство одной пары мух или бабочек могло бы за одно лето достичь астрономического количества и заполнить всю поверхность земного шара, если бы большинство насекомых не погибало из-за неблагоприятных погодных условий, недостатка корма, от хищников, паразитов и различных болезней.
Из отложенных яиц после определенного периода эмбрионального развития выходят личинки. Дальнейшее развитие личинок у насекомых различных отрядов может происходить с неполным или полным превращением (табл. 16).
Жизненный цикл. Насекомые - раздельнополые животные с внутренним оплодотворением. По типу постэмбрионального развития отличают насекомых с неполным (у высоко организованных) и с полным (у высших) метаморфозом (превращением). Полный метаморфоз включает стадии яйца, личинки, куколки и имаго.
У насекомых с неполным превращением из яйца выходит молодая особь, близкая по строению к взрослому насекомому, но отличающаяся от него отсутствием крыльев и недоразвитием половых органов, - нимфа. Нередко их называют личинками, что не вполне точно. Условия обитания ее сходны со взрослыми формами. После нескольких линек насекомое достигает предельных размеров и превращается во взрослую форму - имаго.
У насекомых с полным превращением из яиц выходят личинки, резко отличающиеся по строению (имеют червеобразное тело) и по среде обитания от взрослых форм; так, личинка комаров живет в воде, а имагинальные формы в воздушной среде. Личинки растут, проходят ряд стадий, отделенных друг от друга линьками. При последней линьке образуется неподвижная стадия - куколка. Куколки не питаются. В это время происходит метаморфоз, личиночные органы подвергаются распаду, а взамен их развиваются органы имаго. По завершении метаморфоза из куколки выходит половозрелая окрыленная особь.
| Таб 16. Развитие насекомых | Тип развития | |
Надотряд I. Насекомые с неполным превращением | Надотряд 2. Насекомые с полным превращением | |
| Количество стадий | 3 (яйцо, личинка, взрослое насекомое) | 4 (яйцо, личинка, куколка, взрослое насекомое) |
| Личинка | Похожа на взрослое насекомое внешним строением, образом жизни и питанием; отличается меньшими размерами, крылья отсутствуют или развиты неполностью | Отличается от взрослого насекомого внешним строением, образом жизни и питанием |
| Куколка | Отсутствует | Имеется (в неподвижной куколке происходит гистолиз личиночных и гистогенез взрослых тканей и органов) |
| Отряд |
|
|
Медицинское значение. Медицинское значение насекомых состоит прежде всего в том, что они служат переносчиками опасных, охватывающих большие массы населения (эпидемических) заболеваний, кроме того, среди них широко представлены эктопаразиты и ядовитые формы.
Краткий обзор класса
Класс насекомых разделяется более чем на 30 отрядов. Характеристика основных отрядов приведена в табл. 17.
| Таблица 17. Деление насекомых на основные отряды | ||||
| Отряд | Количество видов | Характерные признаки строения | Значение | |
| в мировой фауне | в СССР | |||
| Прямокрылые (Orthoptera) | 20 тыс. | 700 | Крыльев 2 пары; первая пара крыльев кожистая, служит для защиты второй - широкой, перепончатой, используемой при полете. Ротовые органы грызущие. Третья пара ножек прыгательная, с утолщенными бедрами. | К отряду относятся кузнечики, сверчки и саранчовые - опасные вредители сельского хозяйства. Большие опустошения приносит саранча. |
| Хоботные (Rhynchota), или полужесткокрылые, или клопы | 40 тыс. | 2 тыс. | Представители отряда имеют 2 пары крыльев. Крылья первой пары - полужесткие: в основной части плотные, кожистые, в вершинной части перепончатые; заднегрудь снизу у взрослых часто с пахучими железами; ротовой аппарат колюще-сосущий | Опасные вредители сельскохозяйственных культур и лесных насаждений (клопы-черепашки, сосновый подкорник), могут переносить вирусные и другие заболевания растений, паразит - постельный клоп. |
| Жесткокрылые, или жуки (Coleoptera) | 250 тыс. | 20 тыс. | Крылья первой пары превращены в твердые роговые или кожистые (жесткие) надкрылья, служат чехлом для второй пары, используемой при полёте. Крылья второй пары - перепончатые, прозрачные; ротовой аппарат грызущий. Личинки червеобразные | К отряду относится ряд вредителей сельскохозяйственных и лесных культур (колорадский жук, хрущи, жуки-кузьки, короеды, долгоносики). Хищные жужелицы, божьи коровки уничтожают тлей, гусениц и других вредителей; санитарное значение имеют жуки-могильщики (поедают трупы животных), навозники (питаются навозом) |
| Чешуекрылые, или бабочки (Lepidoptera) | 140 тыс. | 15 тыс. | Крыльев 2 пары. Обе пары перепончатых крыльев густо покрыты микроскопическими чешуйками, от окраски, структуры и расположения чешуек зависят разнообразная окраска и рисунок крыльев; Ротовой аппарат бабочек - сосущий хоботок, приспособленный для сосания нектара цветов. В состоянии покоя хоботок спирально свернут. Личинка червеобразная (гусеница); имеет грызущий ротовой аппарат. У гусениц развиты шелкоотделительные железы | Бабочки играют большую роль в опылении цветковых растений. Среди их личинок встречаются опасные вредители сельского хозяйства и лесных культур (боярышница, златогузка, непарный шелкопряд, озимая и капустная совки), вредители шерсти и изделий из нее (шубная и другие моли). Хозяйственное значение имеет шелковичная бабочка, или тутовый шелкопряд; ее гусеница (шелковичный червь) при завивке кокона продуцирует шелк. |
| Перепончатокрылые (Hymenoptera) | 150 тыс. | 20 тыс. | Крыльев 2 пары, обе перепончатые с немногочисленными жилками, передние крылья больше задних; у самок на конце брюшка имеется яйцеклад, у некоторых превращенный в жало; ротовой аппарат сосущий или грызуще-лижущий (приспособленный к сосанию нектара и разнообразным строительным работам). Живут одиночно или сообществами. Общественные перепончатокрылые обладают сложными инстинктами | К отряду относятся пчелы, осы, муравьи и наездники. Опылители цветковых растений (пчелы, шмели и др.), муравьи, осы и другие хищные виды уничтожают много насекомых, клещей. Хозяйственное значение имеет медоносная пчела. Некоторые пилильщики вредят сельскохозяйственным и лесным культурам |
| Двукрылые (Diptera) | 80 тыс. | 20 тыс. | Крыльев одна пара; перепончатые, укреплены на среднегруди. На заднегруди имеются рудименты второй пары крыльев в виде булавовидных жужжалец. Они несут органы чувств, имеющие значение в регулировке полета насекомого. Грудь большая, образована из трех слившихся сегментов; голова очень подвижная; ротовой аппарат сосущего или колюще-сосущего типа | Двукрылые делятся на два подотряда: 1) длинноусые (комары и близкие к ним группы), 2) короткоусые (мухи и близкие к ним группы).Кровососущие (комары, мошки, москиты, слепни) - переносчики заболеваний человека и домашних животных (кишечных заболеваний, малярии, туляремии и др.), вредители растений (шведская и гессенская мухи). Опылители цветковых растений (цветочные мухи), паразиты вредных насекомых (тахины) |
Комментариев нет :
Отправить комментарий