Есть ли у мух кровеносная система. Выделительная система насекомых
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.
Класс насекомые объединяет наиболее совершенных членистоногих. Их известно более 1 млн видов. В отличие от других членистоногих, тело насекомых расчленено на три отдела: голову , грудь и брюшко . Насекомые имеют сложные глаза и одну пару усиков, у многих есть крылья. Их ротовые органы многообразны и специализированы. Исходный для насекомых более древний тип ротового аппарата - грызущий . Он состоит из верхней губы, пары верхних челюстей пары нижних челюстей и нижней губы.
В свою очередь нижняя губа и нижние челюсти несут членистые придатки - щупики, которые называются жевательными. Грызущий аппарат может быть сосущими, лижущим, колящих и др. Хитинизированный отдел груди разделяется на переднегрудь, среднегрудьи заднегрудь, сочлененные неподвижно и дающие тем самым надежную опору движущему аппарату. Каждый отдел несет по паре ходильных ног, состоящих из тазика, вертлуга, бедра, голени и членистой лапки. У высших насекомых средияя и задняя часть груди несут по паре крыльев. У насекомых (прямокрылые, тараканы, жуки) передние крылья видоизменены в жесткие надкрылья, которыми защищены перепончатые задние крылья от повреждений во время полета. У двукрылых (мухи, комары) задние крылья изменились на булавовидные органы равновесия - жужжальца .
Брюшко насекомых состоит из различного количества сегментов (от 4 до 10), на каждом из них расположено по паре дыхалец. Через них в тело насекомого попадает воздух. У самок на конце брюшка нередко имеется яйцеклад. Сегменты брюшка соединяются полосками мягкого хитина, обеспечивающего его подвижность.
При таком строении все тело насекомого, а также его конечности кажутся покрытыми насечками. Отсюда происходит название: насекомые , или «насеченные».
Пищеварительная система насекомых начинается ротовой полостью, в которую открываются протоки слюнных желез. У многих насекомых они специализированы и играют не только пищеварительную роль. У некоторых личинок бабочек и перепончатокрылых они выделяют белковое вещество, из которого образуются нити и изготавливается кокон. За ротовой полостью следует мускулистая глотка. Она служит не только органом проталкивания пищи, но нередко и органом насасывания. Далее расположен пищевод в виде трубки. У ряда насекомых, например у пчел, имеется расширение пищевода - зоб , где пища накапливается. Из пищевода пища поступает в мускулистый желудок, где перетирается хитиновыми выростами. После этого пища проталкивается в среднюю кишку, гам происходит ее окончательное переваривание и всасывание. На границе между средней и задней кишкой в кишечник впадают органы выделения - тонкие мальпигиевы трубочки. В задней кишке накапливаются непереваренные остатки пиши, выбрасываемые через анальное отверстие наружу.
Органы дыхания, типичные для насекомых, - трахеи . Это тоненькие трубочки, внутри которых есть спиральная хитиновая нить. Она не позволяет спадаться стенкам трубочек, что и обеспечивает беспрепятственное проникновение воздуха в организм насекомого. Трахеи постепенно ветвятся, пронизывают все органы и ткани, приносят к ним воздух без участия кровеносной системы. На долю последней остается только транспортировка к клеткам и тканям переваренных веществ пищи. В связи с этим кровеносная система насекомых не получает большого развития. Она незамкнутая и состоит из одного длинного спинного сосуда - сердца . Кровь поступает в него из полости тела и выливается между органами.
Из крови вредные вещества (продукты распада) проникают в мальпигиевы трубочки, по ним попадают в задний отдел кишечника и выводятся наружу.
Характерная особенность насекомых, обеспечивающая им процветание на Земле в наше время - хорошее развитие нервной системы и органов чувств. Нервная система насекомых состоит из крупного надглоточного парного нервного узла, играющего роль головного мозга ; окологлоточного кольца и брюшной нервной цепочки. Нервы к конечностям и крыльям отходят от узлов грудной цепочки. Органы чувств у насекомых разнообразны. На коже имеются образования в виде волосков, внутри которых находятся рецепторы; очень чувствительны к механическим раздражителям - органы осязания, движению воздуха - органы слуха. Рецепторы обоняния расположены на усиках, рецепторы вкуса - на ротовых органах. Органы зрения - глаза - построены как и у ракообразных. Многие насекомые могут различать цвет. Например, медоносная пчела различает все те цвета, что и человек. В отличие от человека, она различает и ультрафиолетовые лучи.
Насекомые - раздельнополые животные. Самцы и самки часто заметно отличаются по наружным признакам: величине, окраске и др. У бабочки античного шелкопряда самцы крылаты, а самки бескрылы. У зимней пяденицы - самки имеют сильно укороченные крылья.
Яичники самок, как правило, состоят из тоненьких яйцевых трубок, из которых созревшие яйца поступают в яйцевод. У самок многих насекомых имеется особый орган, называемый семяприемником . В нем долго сохраняется оплодотворяющая жидкость, получаемая самкой в момент спаривания. Так, пчела-матка спаривается один раз в жизни н затем сохраняет в семяприемнике жизнеспособную сперму в течение трех лет.
Когда яйцо проходит по яйцеводу, оно и оплодотворяется этой спермой. У самок некоторых насекомых, например у саранчовых, имеются добавочные железы, выделяющие слизь, которой покрываются отложенные яйца. Слизь затвердевает, и кладка яиц в земле получает надежную защиту. Такую защищенную затвердевшей слизью кладку саранчи называют кубышкой.
Развитие насекомых происходит с полным или неполным превращением . У одних насекомых из оплодотворенных яиц появляются личинки, резко отличающиеся по строению и образу жизни от взрослых насекомых. Они после ряда линек и изменений превращаются в неподвижную куколку, из которой через некоторое время выходит взрослое насекомое. Такое развитие получило название развития с полным превращением . Оно свойственно жукам, бабочкам, мухам, тутовому шелкопряду и др.
Другие насекомые (саранча, кузнечики, клопы) развиваются с неполным превращением . Их личинки в основном похожи на взрослое насекомое, различаются лишь размерами и недоразвитием половых желез.
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.
Класс Насекомые – это самый многочисленный и самый разнообразный класс живых существ на Земле. Считается, что одновременно на нашей планете обитает не менее 10 20 особей насекомых. Число видов насекомых уже превышает 1 млн. видов и каждый год ученые-энтомологи описывают еще около 10 тыс. новых видов.
Внешнее строение. У всех насекомых тело разделено на три отдела: голову , грудь и брюшко . На груди находится три пары ходных ног , брюшко лишено конечностей. Большинство имеют крылья и способны к активному полету.
На голове у насекомых одна пара усиков (сяжки, антенны). Это органы обоняния. Еще на голове насекомых есть пара сложных (фасеточных) глаз , а у некоторых видов, кроме них, есть еще и простые глаза .
Рот насекомых окружен тремя парами ротовых конечностей (ротовых органов), которые образуют ротовой аппарат, или, иначе говоря, челюсти . Верхняя челюсть образована одной парой конечностей, у насекомых она называется жвалами , или мандибулами. Вторая пара ротовых конечностей образует нижние челюсти, или первые максиллы , а третья пара - срастается и образует нижнюю губу, или вторые максиллы. На нижней челюсти и нижней губе могут находиться по
паре щупиков . Кроме того, в состав ротовых конечностей входит еще верхняя губа – это подвижный вырост первого сегмента головы. Таким образом, ротовой аппарат насекомого состоит из верхней губы, пары верхних челюстей, пары нижних челюстей и нижней губы. Это так называемый ротовой аппарат грызущего типа .
В зависимости от способа питания ротовые аппараты могут быть следующих различных типов:
· Ротовой аппарат грызущего типа - характерны для насекомых, питающихся жесткой растительной пищей (жуки, прямокрылые, тараканы, гусеницы бабочек). Это самый древний, исходный тип ротовых аппаратов;
· Ротовой аппарат сосущего типа - ротовые аппараты у бабочек;
· Ротовой аппарат лижущий - у мух.
· Ротовой аппарат колюще-сосущего типа - ротовые аппараты у клопов, комаров, червецов, тлей;
· Ротовой аппарат лакающего типа – такие ротовые аппараты у пчел и шмелей.
Грудь насекомого состоит из трех члеников: передне- , средне - и заднегруди . На каждом грудном сегменте находится по паре ходных ног. На средне- и заднегруди у летающих видов находится чаще всего две пары крыльев .
Ходные ноги состоят из пяти члеников , которые называются тазик , вертлуг , бедро , голень и лапка с коготками. Членики ноги сочленяются с помощью суставов и образуют систему рычагов. В связи с разным образом жизни ходные ноги бывают бегательными (тараканы, жужелицы, клопы), прыгательными (задняя нога кузнечика или блохи), плавательными (задняя нога жука-плавунца и жука-водолюба), копательными (передняя нога медведки), хватательными (передняя нога богомола), собирательными (задняя нога пчелы) и другими.
Брюшко у наиболее эволюционно продвинутых характеризуется уменьшением числа сегментов (от 11 до 4-5 у перепончатокрылых и двукрылых). На брюшке у насекомых конечностей нет, или они видоизменены в жало (пчелы, осы), яйцеклад (кузнечики, саранча) или церки (тараканы).
Покровы тела. Тело покрыто хитинизированной кутикулой. Кутикула не сплошная, а имеет твердые пластинки, которые называются склеритами , и мягкие сочленовные мембраны . Склериты соединяются друг с другом посредством мягких сочленовных мембран, поэтому кутикула насекомых подвижна. Склериты спинной
Тип Членистоногие класс Насекомые
стороны тела называются тергитами , склериты брюшной стороны – стернитами , а склериты боковой стороны тела – плейритами . Кутикула защищает тело от внешних воздействий. Под кутикулой залегает ткань гиподерма , которая и продуцирует кутикулу. Самый поверхностный слой кутикулы называется эпикутикула и образован он жироподобными веществами, поэтому покровы насекомых не проницаемы ни для воды, ни для газов. Это позволило насекомым, так же как и паукообразным, заселили самые засушливые районы земного шара. Кутикула одновременно выполняет функцию наружного скелет : служит местом для прикрепления мышц. Периодически насекомые линяют , т.е. сбрасывают кутикулу.
Мускулатура насекомых состоит из поперечно-полосатых волокон, формирующих мощные мышечные пучки , т.е. мускулатура у насекомых представлена отдельными пучками, а не мешком как у червей. Мышцы насекомых отличаются способностью к очень высокой частоте сокращений (до 1000 раз в сек.!), вот почему насекомые могут так быстро бегать и летать.
Полость тела. Полость тела у насекомых смешанная – миксоцель .
Пищеварительная система типичная, состоит из передней , средней и задней кишки. Передняя кишка представлена ртом , глоткой , коротким пищеводом и желудком . Рот окружен тремя парами челюстей . В ротовую полость открываются протоки слюнных желез . Слюнные железы могут видоизменяться и вырабатывать шелковистую нить, превращаясь в прядильные железы (у гусениц многих видов бабочек). У кровососущих видов слюнные железы вырабатывают вещество, препятствующее свертыванию крови. У некоторых видов насекомых имеется расширение пищевода - зоб , служащий для более полного переваривания пищи. У видов, питающихся твердой пищей, в желудке есть своеобразные хитиновые складки - зубцы , способствующие перетиранию пищи. В средней кишке происходит всасывание пищи. Средняя кишка может иметь слепые выросты , увеличивающие поверхность всасывания. Задняя кишка заканчивается анальным отверстием . На границе между средней и задней кишкой в просвет кишечника открываются многочисленные слепо замкнутые мальпигиевы сосуды . Это органы выделения.
У многих насекомых в кишечнике поселяются симбиотические простейшие и бактерии, способные расщеплять клетчатку. Спектр питания насекомых чрезвычайно разнообразен. Среди насекомых есть и всеядные виды, и растительноядные, и хищные. Существуют виды, питающиеся падалью, навозом, растительными остатками, кровью, тканями живых организмов. Некоторые виды приспособились усваивать такие малопитательные вещества, как воск, волосы, перо, рога копытных.
Дыхательная система – трахейная система . Она начинается отверстиями - дыхальцами , или стигмами , которые находятся по бокам средне- и заднегруди и на каждом членике брюшка. Часто стигмы имеют особые замыкательные клапаны , и воздух избирательно попадает в хорошо развитую систему трахей. Трахеи это воздухоносные трубочки, являющиеся глубокими впячиваниями кутикулы. Трахеи пронизывают все тело насекомого, разветвляются на все более тонкие трубочки - трахеолы . Трахеи имеют хитиновые кольца и спирали, которые не дают стенкам спадаться. По системе трахей осуществляется транспорт газов. Мельчайшие
Тип Членистоногие класс Насекомые
трахеолы подходят к каждой клеточке организма насекомого, поэтому насекомые не страдают одышкой, т.е. не задыхаются даже при самом быстром полете. А вот роль гемолимфы (так называется кровь у членистоногих) в транспорте газов невелика.
Насекомые могут совершать дыхательные движения с помощью активного расширения и сжатия брюшка.
У многих личинок, живущих в воде (личинки стрекоз и поденок), развиваются так называемые трахейные жабры – наружные выпячивания трахейной системы.
Кровеносная система развита у насекомых сравнительно слабо. Сердце находится в околосердечном синусе , на спинной стороне брюшка. Сердце представляет собой трубку, слепо замкнутую на заднем конце, разделенную на камеры и имеющую по бокам парные отверстия с клапанами - остии . К каждой камере сердца подходят мышцы, обеспечивающие сокращение камер. Гемолимфа от сердца движется по аорте в переднюю часть тела и изливается в полость тела. В полости тела гемолимфа омывает все внутренние органы. Затем через многочисленные отверстия гемолимфа попадает внутрь околосердечного 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 - транспорт питательных веществ ко всем органам и продуктов обмена к органам выделения. Скорость тока гемолимфы не велика. Например, у Таракана гемолимфа обращается в кровеносной системе за 25 минут. Дыхательная функция гемолимфы незначительна, но у некоторых водных личинок насекомых (у мотыля, личинок комаров-звонцов) гемолимфа имеет гемоглобин, окрашена в ярко-красный цвет и отвечает за транспорт газов.
Органы выделения. К ним у насекомых относятся мальпигиевы сосуды и жировое тело . Мальпигиевы сосуды – это слепые выпячивания на границе между средней и задней кишкой. Мальпигиевы сосуды (их бывает до 200 и более) поглощают из гемолимфы продукты обмена веществ. Продукты белкового обмена превращаются в кристаллы мочевой кислоты , а жидкость активно реабсорбируется (всасывается) эпителием сосудов и возвращается в организм. Кристаллы мочевой кислоты попадают в заднюю кишку и выводятся вместе с экскрементами наружу.
Жировое тело насекомых, помимо основной функции - аккумуляции запасных питательных веществ, служит еще и «почкой накопления», в ней есть особые экскреторные клетки, которые постепенно насыщаются трудно растворимой мочевой кислотой. Жировое тело окружает все внутренние органы. Желтоватая или беловатая масса, которая выступает из раздавленного насекомого – это ничто иное, как жировое тело.
Нервная система. У насекомых нервная система лестничного типа . Надглоточные нервные узлы (а их пара) слились и образовали так называемый «головной мозг ». В каждом грудном и брюшном сегменте находятся по паре ганглиев брюшной нервной цепочки .
Органы чувств насекомых многообразны, сложны и очень хорошо развиты. Насекомые имеют сложные фасеточные глаза и простые глазки . Сложные глаза состоят из отдельных функциональных единиц омматидиев (фасеток), число которых у различных видов насекомых разное. У активных стрекоз, которые
Тип Членистоногие класс Насекомые
считаются самыми прожорливыми хищниками среди насекомых, каждый глаз состоит из 28 тыс. омматидиев; а у муравьев, особенно у особей, обитающих под землей, число омматидиев уменьшается до 8-9 тыс. Зрение у некоторых насекомых цветное, и цветовосприятие сдвинуто в сторону коротковолновых лучей: они видят ультрафиолетовую часть спектра и не видят красные цвета. Зрение мозаичное . Простых глазков может быть три или пять. Роль простых глазков до конца не изучена, но доказано, что они воспринимают поляризованный свет, с помощью которого насекомые ориентируются в облачную погоду.
Многие насекомые способны издавать звуки и слышать их. Органы слуха могут располагаться на голенях передних ног, у основания крыльев, на передних сегментах брюшка. Органы, издающие звуки, у насекомых также разнообразны.
Органы обоняния расположены в основном на антеннах, которые наиболее развиты у самцов. Органы вкуса располагаются не только в ротовой полости, но и на других органах, например на ножках - у бабочек, пчел, мух, и даже на усиках - у пчел, муравьев.
По всей поверхности тела насекомого рассеяны сенсорные клетки , которые связаны с чувствительным волоском . При изменении влажности, давления, дуновении ветра, при механическом воздействии изменяется положение волоска, возбуждается рецепторная клетка и передает сигнал в «головной мозг».
Многие насекомые воспринимают магнитные поля и их изменения, но где находятся органы, воспринимающие эти поля, энтомологам пока неизвестно.
У насекомых есть органы равновесия .
Органы размножения. Насекомые раздельнополы . Размножение только половое. У многих насекомых проявляется половой диморфизм - самцы могут быть мельче (у многих бабочек) или иметь совершенно другую окраску (бабочки непарного шелкопряда), иногда самцы имеют более крупные перистые усики, у некоторых видов сильно развиваются какие-то отдельные органы (например, верхние челюсти у самца жука-оленя выглядят как рога). У самцов в брюшке находятся пара семенников , от которых отходят семяпроводы , сливающиеся в непарный семяизвергательный канал , заканчивающийся совокупительным органом на заднем конце тела. У самок имеются два яичника , они открываются в парные яйцеводы , которые соединяются в непарное влагалище , открывающееся на заднем конце брюшка половым отверстием .
Оплодотворение внутреннее . При спаривании совокупительный орган самца вводится в половое отверстие самки и сперма попадает в семяприемник , откуда - во влагалище, где и происходит оплодотворение яиц. У некоторых видов сперматозоиды в семяприемнике сохраняются живыми несколько лет. У пчелиной матки, например, брачный полёт бывает раз в жизни, а живет и откладывает яйца она всю жизнь (4-5 лет).
У насекомых известны случаи партеногенетического, т.е. без оплодотворения, размножения (это вариант полового размножения). Самки тлей в течение всего лета из неоплодотворенных яиц отрождают личинок, из которых развиваются только самки, только осенью из личинок появляются и самцы, и самки, происходит спаривание, и зимуют оплодотворенные яйца. Из партеногенетических
Тип Членистоногие класс Насекомые
яиц у общественных перепончатокрылых (пчелы, осы, муравьи) образуются гаплоидные (т.е. с одинарным набором хромосом) самцы.
Развитие насекомых делится на два периода - эмбриональное , включающее развитие зародыша в яйце, и постэмбриональное , которое начинается с момента выхода молодого животного из яйца. Постэмбриональное развитие у низших примитивных насекомых протекает без метаморфоза. У большинства развитие происходит с метаморфозом (т.е. с превращением). По характеру метаморфоза насекомые делятся на насекомых с неполным превращением и насекомых с полным превращением.
К насекомым с полным превращением относятся насекомые, у которых личинка резко отличается от имаго (взрослые половозрелые насекомые называются имаго), есть стадия куколки , во время которой происходит перестройка организма личинки и формируются органы взрослого насекомого. Из куколки выходит полностью сформировавшееся взрослое насекомое. Насекомые с полным превращением во взрослом состоянии не линяют. К насекомым с полным превращением относятся отряды: Жесткокрылые, Перепончатокрылые, Двукрылые, Чешуекрылые, Блохи и другие.
У насекомых с неполным превращением стадия куколки отсутствует, из яйца выходит личинка (нимфа), похожая на взрослое насекомое, но крылья и половые железы ее недоразвиты. Личинки много едят, интенсивно растут, несколько раз линяют, и после последней линьки уже появляются крылатые взрослые насекомые с развитыми гонадами (половыми железами). К насекомым с неполным превращением относятся, например, отряды: Таракановые, Богомоловые, Прямокрылые, Вши, Равнокрылые и другие.
Роль насекомых в природе огромна. Они являются элементом биологического разнообразия. В структуре экосистем они выступают консументами первого порядка (это растительноядные насекомые) и консументами второго порядка (хищные насекомые), редуцентами (падальщики, навозники). Они являются объектом питания для других насекомоядных животных – птиц, жаб, змей, хищных насекомых, ящериц, пауков и др. (Иными словами насекомые являются переносчиками вещества и энергии по пищевым цепям). Насекомые полезны для человека: они опыляются его сельскохозяйственные растения, они добывают для него мед, они доставляют ему эстетическое удовольствие, они выступают его домашними любимцами, они являются объектом научных исследований. Но насекомые нападают на человека и его сельско-хозяйственных животных для кровососания, они портят его запасы и продукты, они вредят культурным растениями, они переносят опасные заболевания, они, наконец, просто бывают назойливыми и раздражают.
Supplement meant for might is usually health professional prescribed or perhaps exclusive of a prescription-it depends upon the kind of dynamic chemical they keep in check. Doctor prescribed dosages exist believed more effective, in spite of this, if your formulation happens widely untaken, although surrounds sildenafil, it should moreover give…
Существуют 4 стадии развития шмелей: Яйцо, Личинка, Куколка, Имаго (взрослая особь). Весной перезимовавшая и оплодотворенная самка вылетает из своего убежища и в течение нескольких недель активно кормится, готовясь к гнездованию. Когда в яичниках самки начинают вызревать яйца, она подыскивает место для гнезда, летая над землей и тщательно осматриваясь. Найдя подходящее…
Познакомьтесь с Уотсоном и Кико, двумя золотистыми ретриверами, которые не представляют себе жизнь без добродушного кота Гарри. И Гарри тоже считает этих двух собак своими лучшими друзьями. Все трое живут в абсолютной гармонии и обожают дремать, тесно прижавшись к друг дружке. Их хозяйка 23-летняя девушка, которая завела для трех друзей персональную страничку…
Ученые установили, что у собак в два раза больше, чем у кошек, нейронов в коре головного мозга, которая отвечает за мышление, сложное поведение и планирование. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Frontiers in Neuroanatomy. Специалисты также сравнили мозг кошек, собак, львов, бурых медведей, енотов, хорьков. Выяснилось, у собак в коре…
В челябинском зоопарке лисица Майя научилась крутить спиннер. Сотрудники зоосада сняли на видео, как животное развлекается с игрушкой, и опубликовали запись на официальной странице зверинца в Instagram и в контакте. На ролике видно, как женщина с крутящимся спиннером в руке подходит к вольеру с лисицей и протягивает игрушку к ограждению. Животное, в свою…
Шмели – общественные насекомые. Почти как все пчелы, они живут семьями, которые состоят из: крупных плодящих маток, более мелких рабочих шмелей, самцов. При отсутствии матки рабочие самки тоже могут откладывать яйца. Обычно семья шмелей живет всего 1 год: с весны до осени. Она гораздо меньше пчелиной, но все же насчитывает…
Свои гнезда шмели строят под землей, на земле и над землей. Гнезда под землей Большинство видов шмелей гнездятся под землей. Они устраиваются в норах различных грызунов и кротовинах. Известно, что запах мышей привлекает самку шмеля. В норке грызунов находится материал для утепления шмелиного гнезда: шерсть, сухая трава и прочие подобные материалы. К…
Шмели обитают на всех материках, кроме Антарктиды. В Северном полушарии они распространены преимущественно в умеренных широтах, но ареал обитания некоторых видов заходит за Полярный круг (например, шмель полярный (лат. Bombus polaris), шмель северный (лат. Bombus heperboreus)). Они встречаются в тундре, на Чукотке, Аляске, Новой Земле, Шпицбергене, Гренландии и на других…
