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.
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
Первые научные описания внешнего строения насекомых, представленные в энтомологических трудах, датированы ХVI веком. Характеристика гистологической структуры учеными-энтомологами была дана лишь тремя веками позже. Практически у каждого представителя класса Насекомых есть свои характерные особенности строения, позволяющие классифицировать различные виды по типу конечностей, антенн, крыльев и ротового аппарата.
Общее строение тела насекомых (со схемой и картинками)
Тело насекомых состоит из члеников - сегментов, разнообразных по форме и несущих различные наружные придатки и органы. В строение тела насекомых входит три отдела: голова, грудь и брюшко. Голова включает в себя основные органы чувств и ротовой аппарат. Насекомые имеют на голове пару удлиненных членистых антенн (усиков) - органов осязания и обоняния - и пару сложных фасеточных глаз - основных зрительных органов. Кроме того, многие насекомые имеют от 1 до 3 мелких простых глазков - вспомогательных светочувствительных органов. Ротовой аппарат насекомых формируется на основе 3 пар челюстей - видоизмененных конечностей сегментов головы, третья пара челюстей сросшаяся. Грудь состоит из 3 крупных сегментов: переднегрудь, среднегрудь, заднегрудь - м несет локомоторные органы. На каждом сегменте находится по одной паре членистых ног: передние, средние, задние. У большинства насекомых развито 2 пары крыльев: передние„ расположенные на среднегруди, и задние, находящиеся на заднегруди. У ряда насекомых одна или обе пары крыльев могут быть недоразвиты вплоть до полной их утраты. Брюшко, состоящее из многочисленных равномерных сегментов, содержит большую часть внутренних органов.
Обратите внимание на картинку – в строении брюшка насекомых 11 сегментов, однако у большинства насекомых сохраняется от 5 до 10 сегментов:
В 8-9-м сегментах, соответственно их полному составу, расположен половой аппарат. V самок некоторых насекомых (прямокрылые, перепончатокрылые) на нижней стороне этих сегментов развит специальный орган для откладки яиц-яйцеклад. Некоторые насекомые (поденки, тараканы, прямокрылые, уховертки) имеют на последнем сегменте брюшка пару церков - придатков различной формы и назначения.
Посмотрите подробную схему строения насекомых, где указаны все основные отделы:
Строение головы насекомых
Голова - наиболее компактный отдел тела насекомых. Вошедшие в строение головы насекомых сегменты сливаются без различимых границ. Их покровы формирунот плотную монолитную головную капсулу. На голове выделяются различные части, нередко разделенные швами. Нижний передний участок головы называется наличник, за ним следует передняя часть - лоб, далее верхняя часть голо.вы - темя, разделенное продольным швом на две половины. Участок позади темени - затылок - располагается над затылочным отверстием. Боковые части головы, находящиеся ниже и позади фасеточных глаз, называются соответственно щеки и виски.
Основные виды пар усиков у насекомых
Основные осязательные и обонятельные; органы насекомых - парные членистые антенны (или усики) подвижно прикреплены обычно на лбу, между глазами, в специальных сочленовных ямках, затянутых мембраной. Длина и форма антенн у насекомых чрезвычайно разнообразна и нередко служит наглядным признаком для определения семейств, родов, видов насекомых. Количество члеников в антеннах варьирует у разных насекомых от трех до сотни и более. В общем строении усиков насекомых выделяют три отдела: рукоятку - первый членик, ножку - второй членик и жгутик - совокупность остальных члеников. Только рукоятка и ножка снабжены собственной мускулатурой и активно подвижны. Внутри ножки находится скопление особых чувствительных клеток - джонстонов орган, воспринимающий вибрации окружающей среды, у некоторых насекомых также звуковые колебания.
У насекомых выделяют многочисленные типы антенн. Щетинковидные антенны - тонкие, сужающиеся к вершине (тараканы, кузнечики), и нитевидные антенны - тонкие, равномерные по всей длине (жуки жужелицы, саранчовые), называются также простыми ввиду типичности формы. Четковидный тип усиков насекомых отличается выпуклыми, округлыми с боков члениками (жуки чернотелки). Членики пиловидных антенн имеют острые углы, придающие зазубренную форму (жуки-щелкуны и усачи). Удлиненные отростки имеют членики гребневидных антенн (некоторые виды щелкунов и ночных бабочек). Вид усиков насекомых с утолщенной за счет расширенных последних члеников вершиной называют булавовидным (дневные бабочки). Антенны с крупной, резко выраженной булавой - головчатыми (жуки-могильщики и короеды). Усики насекомых с булавой, состоящей из широких пластинчатых члеников, - пластинчатобулавые (жуки-хрущи и навозники). Веретеновидные антенны расширяются к середине, на вершине суженные и заостренные (бабочки бражники). Коленчатые антенны согнуты в сочленении рукоятки с остальной частью (осы, муравьи). Коленчатые пары усиков насекомых, оканчивающиеся булавой или гребнем, называют соответственно коленчато-булавые (жуки-долгоносики) и коленчато-гребенчатые (жуки-олени). Членики перистых антенн снабжены густо расположенными тонкими чувствительными волосками (ночные бабочки, некоторые комары). Щетинконосные антенны всегда короткие, 3-члениковые, от последнего членика отходит чувствительная щетинка (мухи). Антенны с асимметричными, разной формы члениками называют неправильными (жуки-нарывники).
Виды ротовых аппаратов насекомых
У насекомых в связи с разнообразием типов питания и способов добывания пищи сформировались самые различные ротовые аппараты. Типы ротовых аппаратов насекомых служат крупными систематическими признаками на уровне отрядов. Их изучение следует начать с первичного и наиболее распространенного - грызущего аппарата.
Грызущий ротовой аппарат имеют такие насекомые, как стрекозы, прямокрылые, жесткокрылые, сетчатокрылые, большинство перепончатокрылых и многие более мелкие отряды. Он предназначен для питания преимущественно плотной пищей: растительной, животной или органическими остатками. Аппарат состоит из верхней губы, верхних челюстей, нижних челюстей и нижней губы. Верхняя губа - специализированная кожная складка прямоугольной или овальной формы. Прикрывая спереди другие ротовые придатки, верхняя губа служит осязательным и вкусовым органом. Верхние челюсти монолитны, нечленисты, сильно хитинизированы. На внутреннем крае развиты зубцы. С их помощью насекомые захватывают, отгрызают и начинают пережевывать пищу. Нижние челюсти сохраняют членистость и состоят из основного членика, прикрепленного к головной капсуле, и отходящего от него стволика; на вершине стволика расположены наружная и внутренняя жевательные лопасти, последняя снабжена зубцами. Несколько сбоку от стволика отходит 4-5-члениковый нижнечелюстной чувствительный щупик. Третья пара челюстей у насекомых срастается, образуя нижнюю губу. Строение губы ротового аппарата насекомых подобно нижним челюстям.
Основная часть разделена поперечным швом на заднеподбородок и раздвоенный на вершине предподбородок. Каждая половина предподбородка несет пару небольших жевательных лопастей: внутренние - язычки и наружные - придаточные язычки, а также 3-4-члениковые нижнегубные чувствительные щупики.
Колюще-сосущий ротовой аппарат предназначен для питания разнообразной жидкой пищей, скрытой под покровными тканями животных или растений. Этот аппарат развит у клопов, равнокрылых (тли и др.), бахромчатокрылых (трипсы) и части отряда двукрылых (кровососущие комары). Наружную часть ротового аппарата клопа представляет удлиненный членистый подвижный хоботок, прикрепленный к переднему краю головы и подгибающийся под голову в состоянии покоя. Хоботок является видоизмененной нижней губой. Внутри полого хоботка лежат видоизмененные верхние и нижние челюсти - две пары тонких, жестких и заостренных колющих игл или щетинок. Верхние челюсти - простые иглы, прокалывающие покровы. Пара нижних челюстей плотно соединяется между собой и имеет на внутренней поверхности два продольных желобка, образующих два канала. Верхний - пищевой - служит для всасывания пищи. По нижнему - слюнному - каналу в питательный субстрат проводится слюна, содержащая ферменты, необходимые для первичной обработки пищи. Небольшая верхняя губа лежит в основании хоботка. При питании насекомое надавливает хоботком на субстрат. Хоботок слегка коленчато изгибается, а пучок колющих игл прокалывает покровы и проникает в ткани. Далее происходит нагнетание слюны и всасывание пищи. Грызущим и колюще-сосущим ротовыми аппаратами насекомые способны повреждать растения.
Сосущий ротовой аппарат развит у чешуекрылых (бабочек), приспособлен для добывания нектара из венчиков цветков. Верхняя и нижняя губы во внешнем строении сосущего аппарата у представителей класса Насекомые небольшие, в виде простых пластинок, на нижней губе - хорошо развитые щупики. Верхние челюсти отсутствуют. Главную часть-длинный, гибкий, спирально скручивающийся в покое хоботок - образуют видоизмененные нижние челюсти. Соединяясь между собой, нижние челюсти образуют трубку с обширной внутренней полостью, служащей для всасывания нектара. Стенки хоботка содержат множество хитиновых колечек, обеспечивающих его упругость и поддерживающих пищевой канал открытым.
Грызуще-лижущий ротовой аппарат встречается у части перепончатокрылых (пчелы, шмели). Он также предназначен для питания нектаром, но имеет совсем другое строение. Верхняя губа и верхние челюсти сохраняют типичную для грызущего аппарата форму. Главную рабочую часть составляют сильно удлиненные, видоизмененные и взаимосвязанные нижние челюсти и нижняя губа. В нижних челюстях особенно развиты наружные лопасти, а в нижней губе - внутренние лопасти, срастающиеся в длинный, гибкий, трубчатый язычок. Складываясь, эти части образуют хоботок, представляющий систему из трех вставленных друг в друга каналов убывающего диаметра. По наибольшему внешнему каналу, образованному нижними челюстями и удлиненными щупиками нижней губы, всасывается обильная и близкая пища или вода. Второй канал - полость язычка - служит для всасывания нектара из глубоких венчиков. Третий, капиллярный канал, проходящий в верхней стенке язычка, - слюнной.
Лижущий ротовой аппарат имеет значительная часть двукрылых-большинство мух. Этот наиболее сложный по своему строению ротовой аппарат у представителей класса Насекомые. Он служит для питания различной жидкой пищей и мелкодисперсными пищевыми взвесями (сахаристые соки, продукты разложения органических остатков и др.). Он представляет собой мясистый подвижный хоботок, развитый в основном за счет нижней губы. Хоботок оканчивается парой полукруглых лопастей, образующих ротовой диск, в центре которого - ротовое отверстие, окруженное рядом хитиновых зубчиков. На поверхности лопастей развита система канальцев, открывающихся мельчайшими порами. Это фильтрующая часть аппарата, поглощающая только мелкие плотные частицы вместе с жидкостью. Зубчики ротового диска могут соскребать пищевые частицы с субстрата.
Типы ног насекомых: строение и основные виды конечностей (с фото)
Нога насекомого состоит из 5 отделов. Первый от основания называется тазик - короткий и широкий членик, подвижно прикрепленный к нижней части сегмента. Второй отдел, мелкий членик-вертлуг, увеличивающий подвижность ноги. Третий отдел - бедро, удлиненное и утолщенное, содержит наиболее мощную двигательную мускулатуру. Четвертый отдел-голень, соединенная с бедром коленным сочленением. Она также удлиненная, но уже бедра. Последний отдел в строении ног насекомых - членистая ланка. В ее составе обычно от 3 до 5, реже 1-2 членика. Лапка оканчивается парой хитиновых коготков.
В результате приспособления к разным способам движения и выполнению других функций у насекомых развиваются разнообразные типы конечностей. Два наиболее распространенных типа ног насекомых- ходильные и бегательные - имеют обычное строение. Бегательная нога отличается более длинными бедром и голенью, удлиненной, узкой лапкой. Части ходильной ноги несколько короче и шире, на конце лапки расширение - подошва. Бегательные ноги свойственны быстрым проворным насекомым (жужелицы, муравьи). Ходильные ноги есть у большинства насекомых. Другие специализированные и видоизмененные типы ног представлены у насекомых, как правило, одной парой, чаще передней или задней. Прыгательные ноги - обычно задние. Отличительная особенность строения этих конечностей насекомых - мощное, заметно утолщенное бедро, содержащее основную мускулатуру, действующую при прыжке. Этот тип распространен в отрядах прямокрылые (кузнечики, сверчки, саранчовые), равнокрылые (цикадки и листоблошки), у блох и некоторых жуков (земляные блошки). Плавательные ноги, также задние, встречаются у многих водных насекомых - жуков-плавунцов и вертячек, клопов-гребляков и гладышей. Этому виду ног насекомых свойственна уплощенная, веслообразная форма, по краю лапки развиты упругие щетинки, увеличивающие гребную поверхность. Копательные ноги - передние конечности некоторых подземных или роющих насекомых (медведки, жуки-навозники). Это мощные, толстые, несколько укороченные ноги, голень лопатообразно расширена и уплощена, с крупными зубцами. Хватательные передние ноги встречаются у некоторых насекомых-хищников, наиболее развиты у богомолов. Эти ноги удлиненные и подвижные. Бедро и голень покрыты острыми шипами. В состоянии покоя хватательные ноги сложены, при появлении добычи резко выбрасываются вперед, зажимая жертву между бедром и голенью. Собирательными называют задние ноги пчел и шмелей, служащие для сбора пыльцы. Собирательное устройство находится на голени и крупном уплощенном первом членике лапки. Оно состоит из корзиночки - окаймленного волосками углубления на голени - и щеточки - системы многочисленных мелких щетинок на лапке. При чистке тела насекомое последовательно переносит пыльцу на щеточки и затем - в корзиночки задних ног, где образуются пыльцевые комки - обножка.
На этих фото показаны различные типы ног насекомых:
Основные виды крыльев насекомых: фото и строение
Крыло насекомого образовано видоизмененной складкой кожных покровов - тончайшей двуслойной крыловой мембраной, в которой проходят хитинизированные жилки, видоизмененные трахейные сосуды.
Как видно на фото, в крыле насекомого выделяют три стороны – передний край, наружный (внешний) край и задний (внутренний) край:
Также в строение крыла насекомого входит три угла: основание, вершину и задний угол. По направлению в крыле жилки подразделяют на продольные и поперечные. Основу жилкования составляют крупные, нередко разветвленные продольные жилки, достигающие краев крыла. Мелкие, неветвящиеся поперечные жилки располагаются между соседними продольными. Жилки подразделяют крыловую мембрану на ряд ячеек, которые бывают замкнутыми, полностью ограничеными жилками и незамкнутыми, достигающими края крыла.
Строение крыльев рассматривают в двух основных аспектах: жилкование (количество и расположение жилок) и консистенция (толщина и плотность крыловой пластинки). Выделяют два основных типа жилкования крыльев насекомых. Сетчатым называют густое, мелкоячеистое жилкование, в котором, помимо продольных жилок, есть много мелких поперечных, образующих многочисленные (более 20) замкнутые ячейки. Такое жилкование развито у стрекоз, прямокрылых, сетчатокрылых и некоторых других отрядов. Перепончатое жилкование - негустое, с небольшим числом или отсутствием поперечных жилок; ячейки крупные, немногочисленные. Это жилкование развито у большинства отрядов насекомых (чешуекрылые, перепончатокрылые, двукрылые, жесткокрылые и др.). Жилкование передних и задних крыльев у насекомых всегда однотипно.
По плотности выделяют четыре вида крыльев насекомых. Наиболее обычны пленчатые крылья, образованные тончайшей, прозрачной крыловой мембраной. Только у бабочек пленчатые крылья непрозрачны, поскольку покрыты слоем мельчайших чешуек. Задние крылья у всех насекомых пленчатые, а у многих (стрекозы, чешуекрылые, сетчатокрылые, перепончатокрылые и др.) пленчатыми являются обе пары. У ряда насекомых передние крылья уплотненные, служат защитным покровом. Кожистыми называют передние крылья прямокрылых, тараканов, богомолов, уховерток. Эти крылья несколько утолщенные, но не твердые, непрозрачные или полупрозрачные, всегда окрашены, обычно сохраняют жилкование. Полужесткими называют передние крылья клопов, подразделенные поперечно на уплотненное основание и пленчатую вершину с развитыми жилками. Такие крылья активно действуют в полете и служат защитным покровом. Жесткие крылья, или надкрылья, - передние крылья жуков. Они сильно утолщены и хитинизированы, часто твердые, окрашенные, жилкование полностью утрачено. Эти крылья, обеспечивая надежную защиту тела, в полете активно не работают. Некоторые формы крыльев выделяют по характеру опушения, например бахромчатые у трипсов и чешуйчатые у бабочек.
Пространство между стенками тела и внутренними органами называется полостью тела.
Полость тела насекомых подразделена двумя тонкостенными горизонтальными перегородками на три отдела, или синуса: верхний, или перикардиальный, средний, или висцеральный, и нижний, или перинейральный (рис. 1).
В перикардиальном,т.е. околосердечном, отделе, рас- положенном над верхней диафрагмой, находится спин- ной сосуд, или сердце. В перинейральном отделе, расположенном под нижней диафрагмой, проходит брюшная нервная цепочка. Между верхней и нижней диафрагмой размещен наиболее крупный висцеральный отдел. В нем заключены пищеварительная и выделительная системы, жировое тело, а также органы размножения.
Дыхательная система, представленная большим числом воздухоносных трубок и трахей, проникающих во все внутренние органы и ткани, не связана с каким-либо отделом полости тела.
Жировое тело. Представляет собой рыхлую ткань, которая в виде лопастей и долек заполняет промежутки между внутренними органами тела. Окраска жирового тела в большинстве случаев желтовато-белая, реже желтая или зеленая. Клетки его богаты жировыми включениями и по своей природе и происхождению очень близки к клеткам крови насекомых – гемоцитам. Вместе с тем клетки жирового тела неоднородны и в зависимости от характера включений делятся на четыре группы: трофоциты, уратные клетки, мицетоциты, хромоциты.
Трофоциты, или питательные клетки, составляют основную массу жирового тела. При питании насекомого в них откладываются резервные вещества в виде полисахарида гликогена и жиров и осуществляется синтез белков. В период голодания эти вещества расходуются. Уратные клетки служат для накопления мочевой кислоты и ее солей, особенно
в период метаморфоза, когда мальпигиевы сосуды перестают функционировать (рис. 2). В мицетоцитах, или бактериоцитах, живут внутриклеточные симбиотические микроорганизмы – бактерии. Особенно часто такие клетки встречаются в жировом теле тараканов. Хромоциты содержат гранулы пигментов и участвуют в образовании окраски у тех видов насекомых, которые имеют прозрачные, лишенные пигментов покровы.
Таким образом, к функциям жирового тела относятся: накопление и расходование запасных питательных веществ, накопление и выведение экскретов, создание необходимых условий существования для симбионтов (впрочем, у мно-гих насекомых симбионты живут и в отделах кишечника), иногда окраска тела. Кроме этого, лопасти жирового тела вместе с трахеями составляют эластичную массу, поддерживающую органы насекомого. У насекомых, обладающих способностью свечения, в клетках жирового тела или в обособленных органах накапливается светящееся вещество люцеферин.
Степень развития жирового тела и характер пищевых резервов в нем служат важными показателями физиологического состояния насекомого. Имеются попытки использования этих показателей для прогнозирования выживаемости зимующих насекомых и их потенциальной плодовитости на примере клопов вредной черепашки и других.
МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА
Насекомые имеют хорошо развитую и дифференцированную мышечную систему. Мышцы соединяют подвижные части скелета и приводят их в действие. Как скелетная, так и висцеральная, т.е. внутренностная, мускулатура построена из поперечнополосатых мышечных волокон.
Мышечное волокно, как и у позвоночных животных, состоит из миофибрилл, погруженных в саркоплазму с многочисленными ядрами и митохондриями, богатыми окислительными ферментами. Снаружи каждое мышечное волокно окружено тонкой эластичной оболочкой – сарколеммой. Прикрепление мышц к кутикуле обеспечивается видоизмененными тонкими волокнами – тонофибриллами, которые представляют окончания миофибрилл.
Скелетные мышцы обслуживают движение тела, ходильных конечностей, ротовых органов, усиков и других придатков, а у взрослых насекомых – и крыловых органов. Начало мышц фиксировано на неподвижной части скелета, а вершина – на другой его подвижной части. Сокращение мышц вызывает смещение одного склерита по отношению к другому. Прикрепление мышц к кутикуле (скелету) обеспечивается тонкими волокнами, отходящими от конца мышцы, – тонофибриллами. Скелетные мышцы образуют 3 группы: головную, грудную и брюшную. Все вместе – это скелетно-мышечная система насекомых.
Основу брюшной группы составляют продольные, боковые и поперечные мышцы.
Продольные мышцы состоят из спинных и вентральных (рис. 3). Сокращаясь совместно, они действуют как ретракторы, т.е. укорачивают брюшко путем сближения его сегментов, но при сокращении отдельно вентральные изгибают брюшко вниз, а спинные выпрямляют его или изгибают вверх. Боковые мышцы расположены дорсовентрально и при сокращении сплющивают брюшко, обеспечивают его дыхательные движения. Поперечные мышцы участвуют в образовании верхней и нижней диафрагм, играющих важную роль в работе сердца.
Грудная группа состоит из продольных дорсовентральных, плейральных и кожных мышц (рис. 4). Продольные как и брюшные состоят из стенных и вентральных. В дорсовентральные входят элеваторы крыльев и мышцы, связанные с основанием мышц ног. При сокращении мышц идет превращение химической энергии в механическую работу.
Рис. 4. Мышцы крылового мотора насекомых. А – поперечный разрез грудного сегмента с мышцами непрямого действия при опущенных крыльях; Б – тоже при приподнятых крыльях; В – плейральные мышцы грудного сегмента сбоку: 1 – дорсовентральные мышцы, 2 – продольные, 3 – крылья, 4 – спинка, 5 – базалярная пластинка, 6 – передняя и задняя пара плейральных мышц, 7 – тазик.
Биохимическая сторона этих сокращений состоит в том, что в состав мышц входит сложный белок актомизин, обладающий сократительными свойствами, а также способностью катализировать гидролиз аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), в которой содержится запас химической энергии, необходимой для работы мышц. Дефосфорилирование АТФ, т.е. отщепление от нее при гидролизе фосфорной кислоты (H 3 PO 4), сопровождается выделением химической энергии, которая и используется мышцей для механической работы – сокращения. Белок актомизин изменяет свои физические свойства и этим осуществляет сократительную функцию. Энергия АТФ восстанавливается за счет H 3 PO 4 . В синтезе АТФ участвует кислород, а значит, дыхание является обязательным процессом, обеспечивающим ее образование в мышцах.
Работа мышц регулируется нервной системой. Для этого в скелетной мускулатуре имеются периферические разветвления окончаний нервных клеток, контактирующие с мышечными волокнами. В синаптических зонах осуществляется переход возбуждения с нерва на мышцу.
Кожные покровы насекомых имеют сложное, многослойное строение. Прежде всего они подразделяются на наружный слой - кутикулу и внутренний слой кожных клеток - гиподерму . Веществом, определяющим основные свойства кутикулы, является азотистый полисахарид хитин, обладающий высокой механической и химической стойкостью.
Пищеварительная система насекомых
Пищеварительная система подразделяется на три общих отдела: переднюю, среднюю и заднюю кишку.
В состав передней кишки входят ротовая полость, в которую открываются слюнные железы, глотка с сильно развитой мускулатурой, удлиненный пищевод, зоб - резервуар для накопления пищи, хорошо развитый у сосущих насекомых, и компактный мускульный желудок, измельчающий пищу, лучше развитый у грызущих насекомых.
Основное пищеварение происходит в средней кишке под действием выделяющихся ферментов. Стенки средней кишки всасывают питательные вещества. У многих насекомых средняя кишка образует слепо замкнутые отростки, увеличивающие пищеварительную поверхность. В более толстой задней кишке происходит всасывание избытков воды с растворенными низкомолекулярными веществами, формируются экскременты, удаляемые через прямую кишку и анальное отверстие.
Выделительная система насекомых
Главные органы выделения насекомых - мальпигиевы сосуды, трубчатые канальцы (от двух до сотни), замкнутые концы которых свободно располагаются в полости брюшка, другими концами они открываются в кишечник на границе средней и задней кишок. Жидкие продукты метаболизма - избытки солей, азотистые соединения - избирательно всасываются тонкими стенками сосудов, концентрируются и выводятся через заднюю кишку.
Дыхательная система насекомых
Представлена комплексом трахей - воздухоносных трубочек с упругими стенками, содержащими хитин. Воздух поступает в трахеи через дыхальца - мелкие парные отверстия, расположенные по бокам сегментов, у многих насекомых начиная от среднегруди до конца брюшка. В дыхальцах имеются запирательные аппараты, регулирующие воздухообмен. Далее трахеи многократно ветвятся вплоть до тончайших трахеол, пронизывая все тело и доставляя воздух непосредственно к органам и тканям.
Кровеносная система насекомых
Кровеносная система насекомых незамкнута, т.е. часть своего пути кровь проходит не по специальным сосудам, а в полости тела. Центральным органом является сердце, или спинной сосуд, лежащий в верхней части полости брюшка и подразделенный на ряд (6-7) однородных пульсирующих камер. Сердце переходит в аорту, которая, направляясь вперед, открывается в полость головы. Далее кровь распространяется в полости тела за счет работы сердца и сокращения диафрагм, заходя в сосуды конечностей, антенн и крыльев. В камеры сердца кровь всасывается через отверстия в боковых стенках. Кровь насекомых называют гемолимфой . Она обычно не окрашена и не содержит гемоглобина или аналогичных акцепторов кислорода, доставляемого непосредственно трахейной системой. Гемолимфа выполняет транспорт питательных веществ и экскретов, а также функции иммунитета.
Нервная система насекомых
Центральная нервная система представлена надглоточным нервным ганглием, или головным мозгом, состоящим из трех пар слившихся нервных узлов. От него отходит окологлоточное нервное кольцо, соединенное внизу с парой подглоточных ганглиев. От них в нижней части полости тела тянется брюшная нервная цепочка. Исходно парные в каждом сегменте узлы у некоторых насекомых сливаются в грудном отделе. С центральной нервной системой связана периферическая нервная система - совокупность нервов, отходящих от узлов к мышцам, и симпатическая система, идущая от подглоточных узлов к внутренним органам.
Органы чувств насекомых
Несмотря на небольшие размеры насекомые обладают сложными, высокочувствительными органами чувств. Органы зрения представлены сложными фасеточными глазами и простыми глазками. Фасеточный глаз состоит из тысяч элементарных зрительных единиц - омматидиев. Насекомые обладают развитым цветовым зрением, спектр которого несколько смещен в ультрафиолетовую область. Простые глазки, по-видимому, служат дополнительными светочувствительными органами и способны воспринимать поляризованный свет. Насекомые проявляют высокоразвитую зрительную ориентацию, некоторые из них ориентируются по солнцу с учетом его склонения.
Главными органами обоняния служат антенны, несущие множество специальных чувствительных рецепторов. Острота и специфичность обоняния насекомых необычайно велика. Самцы некоторых ночных бабочек находят самку, ориентируясь по запаху полового феромона, с расстояния 10-12 км.
Специально развитыми органами слуха обладают только некоторые насекомые. Рецепторы вкуса сосредоточены в основном на ротовых придатках - чувствительных щупиках, а у некоторых насекомых (бабочки и пчелы) обнаруживаются даже на лапках. Насекомые обладают высокоспецифичным вкусом, позволяющим безошибочно определять пищевые объекты.
В кожных покровах насекомых помимо многочисленных осязательных рецепторов некоторые рецепторы регистрируют давление, температуру, микровибрации среды и другие параметры.
Половая система насекомых
Половая система насекомых представлена половыми и придаточными железами, выводными протоками и наружными половыми органами. Женская половая система состоит из парных желез - яичников, состоящих из яйцевых трубочек. В них формируются многочисленные яйцеклетки. Выводными протоками служат идущие от яичников парные яйцеводы, объединяющиеся в непарный яйцевод, который открывается половым отверстием. С яйцеводом связана камера для хранения спермы - семяприемник. В мужской половой системе развиты парные железы - семенники, состоящие из мелких долек, продуцирующих сперматозоидов. От них отходят парные семяпроводы, объединяющиеся в семяизвергательный канал, проходящий через копулятивный орган самца. Оплодотворение у насекомых внутреннее.
