Соловкова Д.А.

Подтип Трахейнодышащие. Класс Насекомые

Самый многочисленный класс типа членистоногих. Занимают все среды жизни. Распространены повсеместно.

Внешнее строение

Тело разделено на голову, грудь и брюшко (рис. 2.24). На голове находятся одна пара усиков (сяжек), глаза и ротовой аппарат из трех пар челюстей (одна пара челюстей сливается и образует нижнюю губу). На груди, состоящей из трех слившихся сегментов, расположены три пары ходильных конечностей и одна-две пары крыльев. Брюшко лишено конечностей (на нем располагаются дыхальца — отверстия трахей и яйцеклад, который может превращаться в жало или утрачиваться).

Тип и строение ротового аппарата зависят от условий питания. Выделяют грызущий (жуки, прямокрылые), грызуще-лижущий (пчелы), колюще-сосущий (комары, клопы), сосущий (бабочки) и лижущий (мухи) ротовые аппараты. Грызущий ротовой аппарат образован верхними челюстями (мандибулы), нижними челюстями (максиллы) и нижней губой. У некоторых насекомых ротовой аппарат редуцирован и не функционирует (имаго поденок).

Конечности насекомых состоят из пяти отделов. В зависимости от выполняемой функции, выделяют следующие типы конечностей: бегательные, ходильные, плавательные, прыгательные, хватательные, роющие. Исходные типы — бегательный и ходильный; от них прослеживаются морфологические переходы к специализированным типам ног.

Рис. 2.24. Внешнее строение насекомого

Крыльев обычно две пары. Иногда передняя пара крыльев превращается в жесткие пластинки — надкрылья (жуки). У двукрылых задняя пара крыльев редуцирована и превратилась в жужжальца. У некоторых насекомых обе пары крыльев редуцированы (вши, блохи, рабочие особи муравьев); у самых примитивных насекомых крыльев нет. Крыло — это складка стенки тела. Оно состоит из двух слоев, покрытых кутикулой, и узкой полости между ними. В толще крыла проходят каналы (в них расположены трахеи, нервы и лакуны), которые образуют жилки, могущие ветвиться.

Покровы тела состоят из кожи (гиподерма) и кутикулы из хитина. Изнутри к кутикуле прикрепляются мышцы и некоторые внутренние органы. В гиподерме много желез: восковых, пахучих, ядовитых. Также в ней могут содержаться пигменты, определяющие окраску.

Внутреннее строение

Пищеварительная система (рис. 2.25) представлена передним, средним и задним отделами. Передняя кишка подразделяется на глотку, пищевод, зоб (есть не у всех насекомых) и мускульный желудок. В желудке могут развиваться хитиновые зубья для перетирания пищи. В переднюю кишку открываются протоки слюнных желез, секрет которых содержит пищеварительные ферменты. В средней кишке происходит переваривание и всасывание пищи. На границе с передней кишкой могут находиться особые пилорические придатки — это пищеварительные железы.

Рис. 2.25. Внутреннее строение насекомого

Печени нет, ее роль играет железистый эпителий средней кишки. Задняя кишка участвует в выделении продуктов обмена и непереваренных остатков. Среди насекомых выделяют травоядных, хищников, паразитов и сапрофагов (питаются мертвой органикой).

Хорошо развито жировое тело, служащее для накопления питательных веществ и запаса метаболической воды. Иногда часть жирового тела видоизменяется в орган свечения (светляки).

Дыхательная система представлена системой трахей, открывающихся наружу
дыхальцами. Трахеи ветвятся и окружают все внутренние органы. Транспорт газов к органам осуществляется непосредственно через трахеи, минуя кровеносную
систему.

Кровеносная система. Сердце имеет форму трубки, разделенной на камеры. Каждая камера имеет одну пару остий. От сердца отходит аорта, из которой кровь (гемолимфа) поступает в полость тела. У некоторых насекомых гемолимфа может быть ядовитой (божьи коровки). Гемолимфа не выполняет функцию переноса
газов, она отвечает только за транспорт питательных веществ.

Выделительная система. Это мальпигиевы сосуды, впадающие в заднюю кишку. Основной продукт выделения — мочевая кислота. Дополнительную выделительную функцию выполняют почки накопления — клетки жирового тела.

Нервная система состоит из головного мозга, образованного тремя парами нервных узлов и брюшной нервной цепочки. Органы чувств развиты очень сильно: осязание (чувствительные волоски на усиках и по всему телу и одна пара щупиков, находящаяся на нижней губе и нижней челюсти), слух и сейсмическое чувство; обоняние (чувствительные клетки на усиках), вкус (одна пара щупиков на нижней челюсти или чувствительные клетки на лапках передних ног). Есть рецепторы, воспринимающие температуру и влажность (точность определения у некоторых насекомых — разница в 0,5% влажности). Органы зрения — сложные (фасеточные) и простые глаза. Сложные глаза состоят из глазков — омматидиев; их число может достигать нескольких сотен и тысяч, поэтому зрение мозаичное. Многие насекомые обладают цветным зрением.

Поведение насекомых очень сложно, в его основе лежат инстинкты (наиболее сложное поведение у общественных насекомых — пчел, муравьев, термитов).

Половая система. Подавляющее большинство — раздельнополые животные, но есть и гермафродиты (австралийский червец). У самцов: парные семенники и семяпроводы, которые впадают в семяизвергательный канал, заканчивающийся совокупительным органом; есть придаточные железы. У самок: парные яичники и яйцеводы и непарное влагалище, часто имеется яйцеклад. У многих насекомых хорошо выражен половой диморфизм: самцы отличаются от самок по окраске, размерам и наличию различных выростов («рога»).

Характерно половое размножение с оплодотворением, но у многих насекомых наблюдается партеногенез (пчелы, муравьи, некоторые жуки). Большинство откладывает яйца, но встречаются и живородящие виды (мясные мухи). Из яиц появляются личинки, которые превращаются либо в куколки, либо во взрослые насекомые, в зависимости от типа развития. У майского жука личинка развивается в течение нескольких лет: в первый год жизни она питается перегноем, во второй — корнями трав и молодых деревьев (например, сосны), на третий — корнями деревьев и кустарников. И только после третьего года развития личинка превращается в куколку. У других видов насекомых развитие личинки до ее превращения может занимать несколько недель или даже дней (двукрылые).

Развитие насекомых

Различают насекомых с прямым и непрямым развитием. Прямое развитие наблюдается у небольшой группы насекомых (например, у ногохвосток), большинство видов обладает непрямым развитием. Выделяют два вида непрямого развития насекомых: с неполным превращением (прямокрылые, вши, полужесткокрылые) и с полным превращением (чешуекрылые, жесткокрылые, двукрылые и т. д.).

Неполное превращение: яйцо — личинка — имаго (рис. 2.26). Личинка (их часто называют нимфами) очень похожа на имаго, но имеет зачаточные органы (крылья, половые железы) и меньше по размеру. В результате одной или нескольких линек из личинки развивается имаго. Иногда нимфы довольно сильно отличаются от имаго, что связано с наличием особых личиночных или провизорных органов (стрекозы, поденки): трахейные жабры, «маска» (видоизмененная нижняя губа). Нимфы этих насекомых живут в воде и их называют наядами.

Рис. 2.26. Развитие насекомых с неполным превращением

Полное превращение: яйцо — личинка — куколка — имаго (рис. 2.27). Личинки не похожи на имаго, часто обитают в другой среде и питаются другой пищей. Личинки несколько раз линяют и превращаются в куколку. На фазе куколки происходит разрушение личиночных органов и формирование органов взрослого насекомого.

Рис. 2.27. Развитие насекомых с полным превращением

Систематика насекомых

• Отряды с неполным превращением.
• Отряд Стрекозы: тип ротового аппарата — грызущий, 2 пары прозрачных длинных крыльев. Это активно летающие насекомые, с длинным телом и крыльями и огромными глазами. Хищники, охотятся на других насекомых. Личинки развиваются в воде. Представители: красотки, стрелки, коромысло, бабки.
• Отряд Прямокрылые: тип ротового аппарата — грызущий, 2 пары крыльев. Передние крылья кожистые и образуют надкрылья; вторая пара — тонкие, складываются веером. Ноги прыгательного типа, тело вытянутое, длинное. Для кузнечиков характерна следующая интересная особенность: органы слуха располагаются на ногах. Питаются растительной пищей. Представители: кузнечики, сверчки, медведка, саранча.
• Отряд Вши: тип ротового аппарата — колюще-сосущий, бескрылые. Ноги
  с коготками, позволяющими цепляться за шерсть или волосы хозяина; глаза недоразвиты. Все — эктопаразиты. Могут являться переносчиками опасных заболеваний (например, тифа). Представители: вошь человеческая, существующая в двух формах — платяная и головная.
• Отряд Равнокрылые: тип ротового аппарата — колюще-сосущий, 2 пары тонких крыльев. Питаются соком растений, который высасывают с помощью хоботка. Представители: цикады, тли.
• Отряд Полужесткокрылые (клопы): тип ротового аппарата — колющий, 2 пары крыльев. Передние крылья полужесткие, вторая пара — тонкие прозрачные. Травоядные (прокалывают органы растений и высасывают сок) или хищники, реже встречаются паразиты. У многих развиты пахучие железы, выделяющие вещества с резким неприятным запахом. Представители: водомерка, постельный клоп, клоп-солдатик, клоп-черепашка.
• Отряды с полным превращением.
• Отряд Жесткокрылые (жуки): тип ротового аппарата — грызущий, 2 пары крыльев. Первая пара крыльев превращена в жесткие надкрылья, выполняющие защитные функции; вторая пара — прозрачные тонкие, отвечающие за полет. Большинство жуков травоядные, но встречаются и хищники, и паразиты. Представители: жужелицы, плавунцы, майский жук, колорадский жук, божьи коровки, долгоносики, короеды.
• Отряд Чешуекрылые (бабочки): тип ротового аппарата — сосущий (у личинок — грызущий), 2 пары крыльев. Крылья покрыты ярко окрашенными
  чешуйками. Личинки имеют собственное название — гусеницы. У гусениц развиты 3 пары истинных конечностей (на груди) и 5 пар ложных ног (на брюшке). Взрослые бабочки питаются нектаром, большинство личинок травоядные, но некоторые питаются животной пищей (моль). Представители: платяная моль, шелкопряды, бражники, павлиний глаз, капустница. Один вид одомашнен и используется для получения шелка (тутовый шелкопряд).
• Отряд Перепончатокрылые: тип ротового аппарата — грызущий или грызуще-лижущий, 2 пары прозрачных крыльев. Травоядные (пилильщики), хищники (муравьи) или паразиты (наездники). Наездники откладывают яйца в тело других насекомых, их личинок или в яйца. Из яиц наездников развиваются личинки, выедающие тело жертвы изнутри. Таким образом, у наездников паразитируют личинки; взрослые формы обычно не питаются и после размножения погибают.

Среди представителей этого отряда встречаются общественные насекомые со сложной структурой. Так, у пчел есть матка (крупная самка, откладывающая яйца), рабочие особи (недоразвитые самки, собирающие пищу, строящие соты и ухаживающие за маткой и личинками) и трутни (это самцы, необходимые для оплодотворения; после спаривания их убивают и выбрасывают из улья). Представители: пилильщики, рогохвосты, муравьи, пчелы, осы, шмели, наездники.

• Отряд Двукрылые: тип ротового аппарата — колющий или лижущий, 1 пара крыльев, вторая пара редуцирована. Личинка червеобразной формы, не имеет конечностей, часто нет и головы. Питаются нектаром, соком растений или кровью теплокровных животных, некоторые виды во взрослом состоянии не питаются (оводы). Иногда самки и самцы одного вида питаются разной пищей: так, у многих комаров самцы питаются нектаром, а самки — кровью. Многие виды являются переносчиками различных заболеваний (малярийный комар). Малярийный комар отличается от обыкновенного комара посадкой на тело жертвы: он приподнимает брюшко вверх (у обыкновенного брюшко расположено параллельно поверхности). Также есть отличие между личинками: у обыкновенного комара личинка расположена наклонно к поверхности воды и имеет длинные дыхательные трубочки; у малярийного личинка расположена параллельно к поверхности воды и имеет короткие дыхательные трубочки. Представители: комары, слепни, мухи, оводы, мошки, москиты, журчалки.
• Отряд Блохи: тип ротового аппарата — колюще-сосущий, бескрылые. Все — эктопаразиты. Тело сплющено с боков, ноги прыгательного типа. Могут переносить различные заболевания (чума). Представитель: блоха человеческая.

Значение насекомых

• В природе:
• играют огромную роль в биогенном круговороте веществ, в том числе разлагают такие части мертвых организмов, как волосы, перья, рога;
• участвуют в почвообразовании;
• важные объекты в питании других животных;
• опыление растений.
• Для человека:
• паразиты человека (вши, блохи, клопы и т. д.);
• переносчики возбудителей различных болезней: малярии — комар анофелес, сонной болезни — муха цеце, чумы — блохи, тифа — вши, лейшманиоза — москиты. Многие насекомые переносят инфекцию на конечностях — мухи, тараканы;
• вредители: снижают урожай и ухудшают его товарные качества, разрушают кожу (кожееды), шерсть (личинки моли), деревянные постройки (термиты, жуки-точильщики), уничтожают леса и зеленые насаждения при вспышке численности;
• регулируют численность растений и животных, в том числе насекомых-вредителей. Некоторые полезные насекомые разводятся искусственно (наездник трихограмма);
• пищевое — мед;
• лекарственное — прополис и т. д.;
• парфюмерная промышленность — пчелиное молочко (выделяется пчелами для выкармливания личинок);
• получение ткани и одежды (тутовый шелкопряд, из коконов которого получают шелк);
• опытный материал для генетики (дрозофила);
• корм для аквариумных рыбок (мотыль — личинки комаров).

В табл. 2.3 приведена сравнительная характеристика основных классов типа Членистоногие. В ней не указаны те системы органов (кровеносная, половая и нервная), которые имеют сходное строение у большинства представителей этого типа.

Таблица 2.3. Характеристика основных классов Членистоногих

Тип Иглокожие

Около 6 тыс. современных видов. Занимают водную среду, встречаются только в морях и океанах. Большинство ведет придонный образ жизни и относится к бентосным организмам.

Общие признаки

• Наличие амбулакральной системы, использующейся для передвижения. Она состоит из каналов: одного кольцевого и 5 радиальных, отходящих от него, и заполнена жидкостью.
• Есть внутренний известковый скелет, что отличает их от большинства других беспозвоночных животных.
• Лучевая симметрия тела, число лучей обычно кратно пяти.
• Вторичная полость тела.
• Нервная система содержит 3 отдела, каждый из которых состоит из нервного кольца и отходящих от него нервных волокон.
• Есть кровеносная система, состоящая из околоротового кольца и радиальных сосудов. У большинства видов она не участвует в газообмене.
• Дыхательная система представлена жабрами или кожными легкими (голотурии).
• У большинства видов нет специальных органов выделения.
• Раздельнополые, оплодотворение наружное, развитие непрямое (с личинкой, которая обычно имеет двустороннюю симметрию).
• Хорошо развита регенерация.

Систематика типа

Тип Иглокожие делится на два подтипа: Стебельчатые иглокожие (один современный класс — Морские лилии) и Свободноподвижные иглокожие (включает классы Морские звезды, Морские ежи, Голотурии и Офиуры).

Класс Морские лилии

По внешнему виду эти животные действительно похожи на растения. Часть из них (так называемые стебельчатые лилии) ведут прикрепленный образ жизни, часть способна к передвижению. Тело имеет вид цветка, состоящего из пластинки с многочисленными лучами. Питаются планктоном. Это самые древние из ныне живущих иглокожих.

Класс Морские огурцы (Голотурии)

Имеют продолговатую червеобразную форму тела, на спинной стороне есть различные выросты. Покровы мягкие, скелет развит слабо. Рот окружен щупальцами, участвующими в добыче пищи. Наиболее характерная черта внутреннего строения — водные легкие. Многие виды используются человеком в пищу под названием «трепанг».

Класс Морские ежи

Морские ежи характеризуются практически шарообразной формой тела с большим количеством известковых игл. Скелет развит хорошо и образует единый панцирь, в котором находится тело животного. Для ежей характерен особый орган — аристотелев фонарь, используемый для добывания пищи. Многие виды выделяют сильные токсины, опасные и для человека.

Класс Морские звезды

Эти животные имеют уплощенную звездообразную форму тела и состоят из диска, лежащего в центре, и отходящих от него лучей (обычно 5, но бывает и 6, и большее количество). Часто эти животные имеют яркую окраску. Встречаются только в морях и океанах с соленостью около 35 промилле. Все ведут донный образ жизни. Среди морских звезд есть хищники и детритофаги. Многие звезды способны выворачивать желудок наружу, окружая жертву и переваривая ее вне тела. Морские звезды являются одной из самых многочисленных групп современных иглокожих.

Класс Офиуры

Внешне похожи на морских звезд, но имеют более длинные и подвижные лучи. Питаются мелкими водными организмами. Считаются наиболее подвижными организмами из всех иглокожих. Прекрасно развита регенерация утраченных частей тела. Некоторые виды способны к бесполому размножению делением на две особи.